Совершенствование процесса i сатурации в сахарном производстве

DOI: –1202–2016–1–207–210

For cite

Главными задачами очистки диффузионного сока в сахарном производстве являются:

– обеспечение максимальной степени удаления несахаров диффузионного сока (эффект очистки);

– получение сатурационных соков с нормативными фильтрационными показателями.

Из общего эффекта удаления несахаров 30–36 %, достигаемого в условиях современной схемы очистки диффузионного сока, значительная их доля выводится частицами карбоната кальция, образующегося в процессе сатурации, за счет адсорбции. Для повышения эффективности этой стадии очистки диффузионного сока нами предложена двухступенчатая I сатурация очищаемого диффузионного сока [1].

Проведение двух ступеней I сатурации при повышенной величине рН сока обосновано с учетом эффективности адсорбционной очистки карбонатом кальция. Например, красящие вещества, являющиеся на начальных стадиях очистки диффузионного сока в основном продуктами термохимической конверсии редуцирующих веществ, наиболее полно адсорбируются в достаточно щелочной среде с рН 11,0–11,3.

При осуществлении двухступенчатой I сатурации в условиях лимитированного количества вводимого гидроксида кальция для осуществления реакций разложения несахаров возникает проблема получения сатурационных соков с нормативными фильтрационными показателями. В предлагаемом варианте очистки предусматривается рациональное распределение гидроксида кальция для известковой обработки диффузионного сока в условиях теплого температурного режима перед IА и в условиях горячего температурного режима перед IБ сатурациями, обеспечивающее:

– требуемую степень разложения неса-харов – на первой ступени дефекации редуцирующих веществ, на второй ступени дефекации – в основном азотистых несахаров;

– высокий эффект адсорбционной очистки на IА сатурации – продуктов щелочно-термической конверсии редуцирующих веществ, на IБ сатурации – продуктов разложения азотистых несахаров;

– получение нормативных показателей фильтрования сатурационных соков при значительно уменьшенном расходе гидроксида кальция, соответственно меньшей массе карбоната кальция, являющегося наполнителем массы фильтрационного осадка в смеси с ранее скоагу-лированными и осажденными несахарами [1].

Нами установлены преимущества ступенчатого использования адсорбционной активности карбоната кальция в сравнении с однократным вводом того же количества реагента. Исследована эффективность адсорбции карбонатом кальция красящих веществ водного раствора мелассы – СВ 12 %, исходная оптическая плотность D 10 4,0 при 540 нм. В первой серии опытов очищали при 80 ^оС однократной карбонизацией 1,0 % гидроксида кальция к массе раствора до рН 9,0. Гидроксид кальция во второй серии вводили в три приема – 0,50; 0,25 и 0,25 %, после проведения каждой карбонизации растворы профильтровывали (таблица 1).

Т а б л и ц а 1

Влияние способа ввода адсорбента на эффект адсорбции

Способ ввода адсорбента	Оптическая плотность (ед.) после обработки карбонатом кальция, %				Снижение D, ед.	Эффект адсорбции, %
	0,50	0,25	0,25	1,00
1	-	-	-	2,265	1,735	43,40
2	2,700	1,850	1,502	1,502	2,498	62,45

Таким образом, дробный ввод адсорбента и промежуточное фильтрование в сравнении с одноразовым повышают эффект адсорбционной очистки в среднем на 43 %. После дробного ввода 0,75 % СаО обеспечивается снижение D на 18,3 % в сравнении с одноразовым вводом 1,0 %.

При распределенном вводе гидроксида кальция появляется возможность раздельного удаления продуктов конверсии редуцирующих веществ (красящих веществ) на первой стадии карбонизации (IА сатурация), а на второй (IБ сатурация) – азотсодержащих красящих соединений, что обеспечивает минимальную интенсивность образования меланоидинов не только в процессе очистки сока, но и на последующих операциях (фильтрование сатурационного сока, высокотемпературное выпаривание очищенного сока) [1].

Адсорбционная очистка после известковой обработки, при которой наиболее полно удаляются продукты конверсии редуцирующих веществ, с последующим фильтрованием обеспечивает оптимальные условия для проведения горячей известковой обработки сока с целью достижения необходимой степени распада азотистых соединений. При совместной термической деструкции редуцирующих веществ и амидов в щелочной среде цветность растворов возрастает в 2 раза и более. Следовательно, разделение красящих веществ – вначале обусловленных распадом редуцирующих веществ, а затем при горячей дефекации – за счет разложения амидов, обеспечит их наибольшее удаление, т.к. эффективность адсорбционной очистки зависит от начальных долей этих примесей в очищаемых сахарных растворах.

Проведение двухступенчатой I сатурации обеспечивает максимальный эффект обесцвечивания. В режиме рациональных расходов реагента на IA сатурации будет обеспечена наибольшая активность образующегося карбоната кальция, т.к. практически будет исключено блокирование частиц гидроксида кальция углекальциевыми сахаратами. Этот эффект создается за счет ввода расчетного количества гидроксида кальция перед каждой ступенью сатурации с учетом основных технологических факторов: температуры очищаемого сока, содержания в нем сухих веществ, содержания основных групп вредных растворимых несаха-ров, прежде всего азотистых и редуцирующих веществ, ожидаемой степени распада этих не-сахаров с учетом температуры и продолжительности известковой обработки.

Проведение двух ступеней I сатурации при повышенных значениях рН в максимальной степени позволит удалить адсорбцией не только красящие вещества, но и другие продукты конверсии редуцирующих моносахаров, например лактат кальция, являющийся катализатором распада сахарозы [2].

Влияние вариантов очистки на

Для формирования в процессе карбонизации гидроксида кальция однородной структуры фильтрационного осадка и достижения нормативных фильтрационных показателей сатурационного сока нами использовался способ с предварительным вводом в сок определенного количества заранее подготовленного активированного фильтроперлита c известной дисперсностью частиц. Активация водной суспензии фильтроперлита проводилась путем предварительного ввода расчетного количества гидроксида кальция с последующей карбонизацией до оптимальной величины рН. Количество филь-троперлита рассчитывалось с учетом получения структуры фильтрационного осадка с заданным размером его частиц и достижения величины фильтрационного коэффициента сатурированного сока в интервале 2,0–2,4 [3, 4].

Для количественной оценки предлагаемого варианта сатурации выполнены лабораторные исследования на заводских соках, полученных из свеклы различного качества, с определением качественных показателей очищаемого сока на всех стадиях обработки диффузионного сока в процессе теплой преддефекации, комбинированной основной дефекации, I и II сатурации. Показатели соков оценивались по принятым в сахарной отрасли методикам [5].

Экспериментальные данные, полученные в заводских условиях при проведении разных вариантов сатурации на производственных соках зоны свеклосеяния Тамбовской области, приведены в таблице 2.

Т а б л и ц а 2 качественные показатели соков

Варианты проведения сатурации	Преддефекованный сок				Сок I сатурации		Сок II сатурации
	S 5 , см/мин	V 25 , %	Ч, %	Эф.оч., %	S 5 , см/мин	F k , с/см2	Соли Са, %	Цв., усл. ед.	Ч, %	Эф.оч., %
Чистота диффузионного сока 88,6 % (свекла свежая)
С распределенным вводом реагента	4,2	17,5	90,5	19,1	4,8	2,1	0,016	8,6	92,3	35,2
Типовая	2,9	20,6	90,2	15,6	3,2	2,8	0,021	10,4	91,7	30,3
Чистота диффузионного сока 87,4 % (свекла хранившаяся)
С распределенным вводом реагента	3,8	20,2	89,3	17,1	4,3	2,4	0,021	10,6	90,9	31,2
Типовая	2,3	24,3	88,8	13,3	2,7	3,2	0,027	13,8	90,4	26,0

В сравнении с типовым вариантом предлагаемый вариант двухступенчатой I сатурации с промежуточным фильтрованием позволяет повысить фильтрационные показатели сатурированного сока на 24–26 %, снизить цветность очищенного сока на 17–23 %, содержание солей кальция на 22–24 %, повысить общий эффект очистки на 16–19 % (отн.).

Улучшение качества очищенного сока гарантирует выработку сахара-песка стандарт- ного качества, увеличение эффекта очистки диффузионного сока обеспечивает снижение потерь сахарозы в мелассе и повышает выход конечного товарного продукта.

Предлагаемое разделение процессов термохимической конверсии несахаров позволит создать условия для максимального удаления адсорбцией продуктов их распада, в наибольшей степени красящих веществ.

Таким образом, такие продукты термохимического разложения редуцирующих веществ как органические кислоты и красящие вещества, целесообразно в максимальной степени удалять в процессе двухступенчатой первой сатурации, проводимой при повышенной величине рН очищаемого сока не ниже 11,0, до завершающей II сатурации, а остаток солей кальция и аминокислоты адсорбировать на второй ступени сатурации.

В результате анализа экспериментальных данных можно сделать следующие выводы по рациональному сочетанию операций усовершенствованной физико-химической очистки диффузионного сока:

– несахара, приводящие к появлению в растворах различных групп красящих веществ, необходимо разрушать в условиях раздельной теплой и горячей ступеней основной дефекации;

– на указанные операции необходимо подавать обоснованные доли гидроксида кальция, позволяющие с максимальным эффектом провести реакции разложения, а далее и адсорбцию продуктов распада;

– необходимо осуществлять две карбонизации (1А и 1Б сатурации) после теплой продолжительной основной дефекации и после ее горячей ступени с соблюдением оптимальных величин рН;

– для исключения перехода скоагулирован-ных в процессе преддефекации и адсорбированных на 1А сатурации несахаров в раствор необходимо промежуточное фильтрование – это создаст благоприятные условия для адсорбционной сатурации (1Б) аминокислот и азотсодержащих красящих