способ очистки сахарсодержащего раствора

Формула изобретения

Способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий преддефекацию, дефекацию, введение поверхностно-активного вещества в количестве 0,001-0,005% к массе раствора и сатурацию, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют смесь фосфатидов растительного масла и эфиров сахарозы, полученных переэтерификаций триглицеридов, содержащихся в подсолнечном масле, и сахарозы в присутствии катализатора карбоната калия, при этом соотношение компонентов в смеси составляет от 1:1 до 9:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки сахарсодержащих растворов путем введения в них поверхностно-активных веществ и может быть применено в сахарной промышленности. В качестве сахарсодержащего раствора используется диффузионный сок или клеровка сахара-сырца.

Известен способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий преддефекацию до рН 10,8-11,4 с введением поверхностно-активного вещества, в качестве которого используют ацетилированный моноглицерид стеариновой кислоты (АМГС). Затем осуществляют основную дефекацию и сатурацию. При этом преддефекованный осадок отделяют в поле центробежных сил [SU №1659489 A1, C 13 D 3/02, 30.06.91].

Недостатком указанного способа является недостаточно высокое качество очистки, так как поверхностно-активное вещество удаляется большей частью вместе с осадком и не участвует в процессе выделения несахаров на стадии сатурации.

Известен также способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий дефекосатурацию диффузионного сока, введение раствора полиакриламида для коагуляции высокополимеров, преддефекацию, дефекацию, введение поверхностно-активного вещества - моноглицерида стеариновой кислоты и затем сатурацию дефекованного сока [SU №977493 C 13 D 3/04, 30.11.82].

Недостатком указанного способа является введение перед дефекосатурацией острого пара, что вызывает местные перегревы и повышение цветности сока за счет образования меланоидинов и приводит к увеличению энергозатрат. Кроме того, введение дополнительных химических веществ (полиакриламид, фильтровальный порошок) и оборудования усложняет технологию и увеличивает затраты.

Известен способ очистки сахарсодержащего раствора [RU №2130972 C 13 D 3/04, 27.05.99], предусматривающий преддефекацию, основную дефекацию, введение поверхностно-активного вещества - фосфатидов растительного масла в количестве 0,001-0,005% к массе сока и затем сатурацию дефекованного сока.

Недостаток известного способа заключается в недостаточно высоком качестве очистки сахарсодержащих растворов, связанном с возможным разложением фосфатидов растительного масла в щелочных сахарных растворах [Арутюнян Н.С., Корнека Е.П. Фосфолипиды растительных масел. - М.: Агропромиздат, 1986. - 256 с.].

Технический результат изобретения заключается в повышении эффекта очистки сахарсодержащего раствора.

Для достижения этого результата в предложенном способе очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающем преддефекацию, дефекацию, введение поверхностно-активного вещества в количестве 0,001-0,005% к массе раствора и сатурацию, в качестве поверхностно-активного вещества используют смесь фосфатидов растительного масла и эфиров сахарозы, полученных переэтерификацией триглицеридов, содержащихся в подсолнечном масле, и сахарозы в присутствии катализатора карбоната калия, при этом со-отношение компонентов в смеси составляет от 1:1 до 9:1.

Способ осуществляют следующим образом. В диффузионный сок с массовой долей сухих веществ 10,2-15,0%, чистотой Ч=75-89%, рН 5,5-6,5 по типовой технологической схеме при проведении преддефекации добавляют 0,2-0,3% СаО к массе свеклы. При этом рН сока медленно повышается до 10,8-11,4. В процессе преддефекации кроме коагуляции веществ коллоидной дисперсности и высокомолекулярных соединений происходят также нейтрализация и осаждение кальциевых солей некоторых кислот. Затем в сок вводят 2,5-2,8% СаО к массе свеклы и проводят основную дефекацию, при этом рН сока повышается до 12,3-12,4 и осуществляется разложение ряда несахаров.

После дефекации в сок добавляют поверхностно-активное вещество, представляющее собой смесь фосфатидов растительного масла и водной эмульсии эфиров сахарозы в количестве 0,001-0,005% к массе сока.

Эфиры сахарозы получены переэтерификацией триглицеридов, содержащихся в подсолнечном масле, и сахарозы в присутствии катализатора карбоната калия по известной методике [Состояние производства и перспективы развития пищевых ПАВ. - М.: АгроНИИТЭИПП, Пищевая промышленность, серия 14, вып.9 (обзорная информация), 1991, С.14-15]. Полученные эфиры выделены из реакционной смеси при помощи растворителя, в качестве которого использовали этилацетат [Меннинг А.Р. Эфиры сахарозы - пищевые поверхностно-активные вещества (обзор). - М.: 1966, с.8].

Далее сок подвергают сатурации и рН сока понижается до 10,8-11,4. В процессе сатурации происходит физико-химическая очистка адсорбцией неосаждаемых известью несахаров на осадке карбоната кальция.

Поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхности раздела фаз и снижают поверхностное натяжение [Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия: Учебник для вузов. - М.: Агар, 2001, с.75], что приводит к уменьшению массы критического зародыша кристалла карбоната кальция Р _кр [Попов В.Д. Основы теории тепло- и массообмена при кристаллизации сахарозы. - М.: “Пищевая промышленностью, 1973, с.188]

и радиуса критического зародыша кристалла r [Бажал И.Г., Куриленко О.Д. Переконденсация в дисперсных системах. - Киев: “Наукова Думка, 1975, с.82]:

В уравнениях (1) и (2) приняты обозначения: М - молекулярная масса; b - константа; - поверхностное натяжение на границе раствор - кристалл, Н/м; N - число Авогадро; Т - температура, К; П - коэффициент пересыщения; -плотность кристалла.

Следовательно, в присутствии поверхностно-активных веществ при одинаковых условиях процесса сатурации увеличивается количество кристаллов карбоната кальция, что обеспечивает высокую дисперсность и адсорбционную способность сатурационного осадка.

Данные результатов очистки сока, проведенной по типовой технологической схеме с применением предлагаемого состава поверхностно-активных веществ - смеси фосфатидов растительного масла и эфиров сахарозы, по сравнению с известным способом, в котором в качестве поверхностно-активного вещества используются фосфатиды растительного масла, приведены в примерах.

Пример 1. Проверку способа проводят с заводским соком, полученным при переработке свеклы в ноябре 2002 г.

Берут 1000 г дефекованного сока с СВ - 13,6%, Ч=87,8%, рН 12,1 и делят на две пробы. Далее в каждую пробу дефекованного сока при температуре 85°С добавляют в количестве 0,005% к массе сока поверхностно-активное вещество: в первую фосфатиды растительного (подсолнечного) масла, во вторую - смесь фосфатидов подсолнечного масла и эфиров сахарозы в соотношении 1:1. Затем в пробах осуществляют сатурацию до рН 11,2, фильтрование, вторую сатурацию до рН 9,0 и фильтрование. Получают фильтрованный сок и определяют чистоту, цветность, выраженную через оптическую плотность, и содержание солей кальция. Во второй пробе СВ=11,7%, Ч=89,3%, цветность 0,662 ед. на 100 СВ, содержание солей кальция 0,298% СаО на 100 СВ, что по чистоте на 0,9 ед. больше, по цветности на 4,6% меньше и по содержанию солей кальция на 5,7% меньше по сравнению с известным способом.

Пример 2. Берут 1000 г дефекованного сока с СВ=13,8%, Ч=88,1%, рН 12,1 и делят на две пробы. В каждую пробу дефекованного сока при температуре 85°С добавляют в количестве 0,001% к массе сока поверхностно-активное вещество: в первую фосфатиды подсолнечного масла, во вторую - смесь фосфатидов подсолнечного масла и эфиров сахарозы в соотношении 9:1. Затем в пробах осуществляют сатурацию до рН 11,3, фильтрование, вторую сатурацию до рН 8,9 и фильтрование. Получают фильтрованный сок и анализируют. Во второй пробе СВ=12,3%, Ч=92,6%, цветность 0,78 ед. на 100 СВ, содержание солей кальция 0,304% СаО на 100 СВ, что по чистоте на 0,6 ед. больше, по цветности на 3,8% меньше и по содержанию солей кальция на 4,5% меньше по сравнению с известным способом.

Пример 3. Берут дефекованный сок с СВ=12,9%, Ч - 87,6%, рН 12,0 и делят на две пробы. Аналогично добавляют 0,003% поверхностно-активного вещества к массе сока в каждую пробу, как в примере 1, причем во вторую пробу добавляют смесь фосфатидов подсолнечного масла и эфиров сахарозы в соотношении 4:1. При этом рН сока I сатурации 11,2, рН сока II сатурации 8,8. В фильтрованном соке второй пробы СВ=12,6%, Ч=93,1%, содержание солей кальция 0,232% СаО на 100 СВ, цветность 0,63 ед. на 100 СВ, что по чистоте на 0,9 ед. выше, по цветности на 4,7% ниже, по содержанию солей кальция на 4,9% ниже по сравнению с известным способом.

Пример 4. Берут заводской дефекованный сок с СВ=14,8%, Ч=88,5% рН 12,0 и делят на две пробы. Аналогично добавляют 0,001% поверхностно-активного вещества к массе сока в каждую, как и в примере 1, причем во вторую пробу также добавляют смесь в соотношении 1:1. При этом рН сока первой сатурации 11,1, рН сока второй сатурации 9,0. В фильтрованном соке второй сатурации массовая доля СВ=14,2%; Ч=93,3%, содержание солей кальция 0,257% СаО на 100 СВ, цветность 0,59 ед. на 100 СВ, что по чистоте на 0,5 ед. выше, по цветности на 4,0% ниже, по содержанию солей кальция на 3,8% меньше по сравнению с известным способом.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество очистки диффузионного сока: повысить чистоту сахарсодержащего раствора, снизить цветность и содержание солей кальция в соке второй сатурации.