Способи підвищення якості дифузійного соку

Основними факторами, що сприяють підвищенню чистоти дифузійного соку, є наступні:

· покращання технологічних якостей цукрових буряків;

· інтенсифікація процесу екстрагування цукрози зі стружки;

· правильна підготовка живильної води на дифузію;

· максимально можливе видалення з дифузійного соку мезги.

Звісно, що стратегічним напрямком підвищення чистоти дифузійного соку є покращення технологічних якостей цукрових буряків та відповідно чистоти клітинного соку. Проте цього можна добитися також шляхом вдосконалення та інтенсифікації технологічних процесів сокодобування.

Аналіз теоретичних та експериментальних досліджень з технології вилучення сахарози з бурякової стружки показав, що одним із ефективних шляхів покращення якості отримуваних соків і підвищення ефекту очищення в процесі екстрагування є стабілізація високомолекулярних сполук в буряковій клітині. Тому актуальним є пошук ефективного способу утримання нецукрів в бурякових клітинах, який би одночасно не сповільнював процес екстрагування сахарози через клітинні мембрани. З цією метою було розроблено ряд способів, які передбачають дію фізичних та хімічних чинників на бурякову стружку.

Як зазначалося вище, від проведення попереднього теплового оброблення стружки залежить швидкість і повнота вилучення сахарози та показники якості дифузійного соку. Інтенсивне попереднє теплове оброблення стружки дозволяє збільшити тривалість активного екстрагування в загальному процесі і тим самим підвищити за всіх інших рівних умов, ступінь знецукрення стружки, тобто зменшити втрати сахарози в жомі. Аналіз результатів теоретичних та практичних досліджень, наведених в роботі І.А.Олійника, А.В. Садича та В.В. Манка, свідчить, що інтенсифікувати процес екстрагування в нахилених дифузійних апаратах можливо за рахунок удосконалення попередньої теплової обробки бурякової стружки соком або з використанням пари. Ошпарювання стружки насиченою парою протягом 8 секунд досить ефективне і сприяє підвищенню чистоти дифузійного соку на 1-1,5 %, порівняно з роботою ошпарювача, де як теплоносій використовують тільки дифузійний сік.

Інтенсифікація процесу екстрагування цукрози зі стружки можлива шляхом підвищення температури в процесі та скорочення тривалості. Проте, суттєвої інтенсифікації процесу екстрагування можна досягнути лише за переробки буряків доброї якості, що дозволяє підвищити температуру в головній частині апаратів до 82-85^оС (4м від початку) та середньої температури вище 70 ^оС. Крім цього, необхідно чітко витримувати якість стружки, правильність її загрузки, витримування рівня в апараті, стабільний відбір дифузійного соку та ін..

Практика ряду цукрових заводів показала, що можливо добитися тривалості перебування стружки в апараті менше 55 хв., збільшивши паспортну (номінальну) продуктивність приблизно в два рази. Це дозволить отримати дифузійний сік з чистотою близькою до 91% та відповідно сироп з чистотою близько 93,5%, що є вагомою умовою підвищення ефективності роботи цукрового заводу.

Шивеком Е. доказано, що повне видалення мезги з дифузійного соку спричиняє до підвищення чистоти очищеного соку на 0,5%, меншій колірності та зменшенню солей кальцію.

Проте головним чинником підвищення ефективності процесу екстрагування є правильна підготовка живильної води та впровадження так званого дифузійно-пресового способу вилучення цукрози зі стружки.

Підготовка живильної води на дифузію істотно впливає на якість дифузійного соку т а ефективність його очистки. Найважливішим показником живильної води є величина рН, що впливає на перехід в дифузійний сік пектинових речовин. Відомо, що мінімальний перехід ПР в сік досягається за рН 5,0-6,0, значить це і є оптимальним значенням.

На більшості заводів живильну воду готовлять з використанням SO₂. Сульфітація має як позитивні, так і негативні впливи. Один із останніх – залишкова кількість SO₂ в дифузійному соку ускладнює застосування деяких дезінфікуючих засобів, наприклад перекисі водню, котра вступає в реакцію відновлення. Тому сьогодні часто застосовують мінеральні кислоти для нормалізації кінцевого рН живильної води. Для цього застосовують сірчану та фосфорну кислоти. Але для цього потрібно мати автоматизовану систему точного дозування, тому що в противному разі можлива сильна корозія обладнання.

Сучасні способи екстрагування, розроблені проф.. Ліпєцом А.А., позволяють підвищити ефект очищення соку під час дифузії на 20-30% за рахунок застосування хімічних реагентів для підготовки живильної води.

Неодноразово відновлювались спроби використання вапна для хімічного оброблення бурякової стружки. Вивчення будови пектинових речовин та механізму їх взаємодії з іонами кальцію дозволили встановити оптимальні параметри процесу обробки бурякової стружки: температура проведення процесу повинна не перевищувати 25 ºС, тривалість процесу – не більше 30 хвилин, а оптимальні витрати вапна складають 0,4 % СаО до маси буряків. Така стружка в процесі екстрагування утримує значну кількість колоїдів та розчинених солей кальцію, внаслідок чого підвищується її пружність, а дифузійний сік стає прозорим та менш забарвленим. Проте необхідно зазначити, що при проведенні екстрагування у лужному середовищі у разі недотримання оптимального технологічного режиму погіршується якість дифузійного соку.

В роботах М.І. Даішева показано, що інтенсифікувати процес екстрагування сахарози з бурякової стружки можна попередньо обробивши її протягом 3...5 хв кальційвмісним розчином – попередньо пересатурованим до рН₂₀ 6,0…8,0 для утворення Ca(HCO₃)₂, або нефільтрованим соком 1 сатурації. Після відділення соку стружку промивають відібраним із апарата дифузійним соком для видалення лужного цукровмісного розчину з наступним відділенням стружки від соку, сік далі направляють на очищення. Проте запропонований спосіб не отримав промислового впровадження внаслідок складності виконання.

Крім того, відомий спосіб, який передбачає екстрагування сахарози з бурякової стружки з використанням відсульфітованого до рН₂₀ 5,5-6,5 промию, отриманого при промиванні сатураційного осаду, що дає можливість зменшити забарвленість та підвищити чистоту очищеного соку.

Проте запропоновані способи не дозволяють досягти високого ефекту очищення, складні в апаратурному оформленні та дотриманні технологічних параметрів процесу. Відхилення від оптимального технологічного режиму в запропонованих способах може спричинити підвищений вміст пектинових та редукувальних речовин в дифузійному соку і солей кальцію в очищеному соку.

В цукровій промисловості відомі способи використання солей алюмінію, зокрема сульфату алюмінію.

До сьогоднішнього дня в практиці очищення води одним із найбільш популярних коагулянтів залишається сульфат алюмінію. Особливо ефективне використання цього реагенту спостерігається при очищенні води з високим вмістом гумінових та дубильних речовин. В природній воді колоїдні та мінеральні домішки мають переважно негативний заряд. В процесі очищення її сульфатом алюмінію утворюються позитивно заряджені аквагідрокомплекси алюмінію, що взаємодіють з гідратною оболонкою седиментованих колоїдних домішок з утворенням водневих зв’язків та нейтралізацією заряду. Таким чином, колоїдні домішки грають роль поверхні адсорбційно-коагуляційної взаємодії та сприяють утворенню більш щільних агрегатованих структур.

На сьогоднішній день найбільш ефективними коагулянтами для очищення питної води є основні солі алюмінію, зокрема дигідроксо-, гідроксо- сульфати і хлориди алюмінію. Вони мають кращу адсорбційну здатність, ніж сульфат алюмінію.

Необхідно зазначити, що основний сульфат алюмінію (ОСА) добре розчиняється у воді, не потребує великого лужного резерву для пластівцеутворення, працює в широкому інтервалі рН₂₀ очищуваної води і має високу пластівцеутворювальну здатність. Коагуляційні властивості основного сульфату алюмінію зумовлені його здатністю до утворення при гідролізі полімерних гідроксокомплексів, які несуть високий позитивний заряд. Утворюються різні полімерні форми, такі як: [AL₆(OH)₁₅]³⁺, [AL₈(OH)₂₀]⁴⁺, [AL₁₃(OH)₃₄]⁵⁺. Після утворення продуктів гідролізу основного сульфату алюмінію, які мають сильно розвинену поверхню і позитивний заряд, відбуваються процеси гетерокоагуляції найбільш високодисперсних частинок і адсорбція на поверхні гідроксиду алюмінію розчинних органічних речовин.

Реагентом обробляють бурякову стружку в процесі ошпарювання, або вводять його до екстрагенту. Витрати сульфату алюмінію – 0,006-0,008 % до маси буряків. А.А. Ліпєц зі співавторами дослідили вплив сульфату алюмінію на процес екстрагування сахарози з бурякової стружки та якість одержаного дифузійного соку. При введенні в живильну воду коагулянту Al₂(SO₄)₃ відбувається гідроліз з утворенням колоїдного гідроксиду алюмінію, який має велику активну адсорбційну поверхню. Колоїдні домішки живильної води та бурякового соку адсорбуються на поверхні частинок гідроксиду алюмінію. Адсорбція нецукрів залежить від їх дисперсності. В процесі екстрагування сахарози з бурякової стружки із застосуванням сульфату алюмінію відбувається одночасне очищення і знебарвлення дифузійного соку за рахунок коагуляції деякої частини колоїдно-пектинового комплексу нецукрів безпосередньо в клітині під дією коагулянту. Крім того, проведені дослідження показали підвищення пружності стружки в процесі екстрагування. Так, модуль пружності при роботі з використанням сульфату алюмінію у кількості 0,06 % до маси буряків на 25-30 % вищий, ніж за типовою схемою роботи дифузійної установки. При переробленні некондиційних буряків збільшення модуля пружності є особливо важливим, адже таким чином буде дещо компенсуватись знижена якість стружки.

Н.А.Гусятинською встановлена позитивна дія препарату ”Біодез”, котрий має властивості антисептику та флокулянта. Діючою речовиною препарату є полігексаметиленгуанідіна гіпохлорид (ПГМГХ), якого в препараті 20%. Встановлено, що препарат має високі бактерицидні та фунгіцидні властивості, тому пригнічує анаеробні та аеробні мікроорганізми в досить широкому спектрі температур. ПГМГХ є поліелектролітом, що містить четвертні амонійні групи, чим і пояснюється його флокуляцій ні та коагуляцій ні властивості по відношенню до ВМС. Використання цього реагенту сприяє підвищенню чистоти дифузійного соку на 1,5%, а вміст ВМС в соках зменшується на 15%. Таким чином ПГМГХ є не тільки антисептиком, але й флокулянтом, середня витрата складає 0,002 – 0,008% до к.б.

Дата добавления: 2014-01-04