Оборудование для физико-химической очистки диффузионного сока и сиропа. Теоретические основы процесса очистки

Диффузионный сок необходимо очищать по следующим причинам:

  1. Сок содержит взвешенные тонкие частицы, а при нагревании к нему присоединяются хлопья коагулированных белков. Все эти частицы необходимо удалить, чтобы они не присоединялись к кристаллам сахара.
  2. Отфильтровать сырой диффузионный сок на фильтрах невозможно, так как они рассчитаны на использование процесса шламового фильтрования, а взвешенные частицы закупоривают отверстия фильтрующего осадка.
  3. Кислая реакция диффузионного сока привела бы на выпарной станции к инверсии сахарозы: кроме того, неочищенный диффузионный сок при выпаривании сильно пенится.
  4. Для диффузионного сока характерна слабая окраска, которая передается кристаллам сахара.
  5. Большое количество несахаров, содержащихся в диффузионном соке, увеличивает выход мелассы и содержание в ней сахара.

Цель очистки диффузионного сока – освободить его от взвешенных частиц, придать ему нейтральную реакцию и удалить наибольшее количество несахаров.

В настоящее время наиболее рациональным методом очистки сока признана обработка его известью с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода. Сок обрабатывают известью в процессе дефекации в два приема – на преддефекации и на основной дефекации. Обработку сока диоксидом углерода также осуществляют в два приема – в процессах I и II сатурации.

При дефекации осаждаются щавелевая, оксилимонная, лимонная и винная кислоты. Безазотистые органические кислоты, аминокислоты и бетаин осаждаются известью и остаются в растворе.

Кроме обычных реакций осаждения в процессе дефекации протекают еще и коллоидные реакции. Коагулируют главным образом белки из диффузионного сока, сапонины и красящие вещества. Очищенный сок приобретает желтую окраску, пенистость его уменьшается.

Уже при добавлении к диффузионному соку 0,06% оксида кальция (извести) начинается заметная коагуляция веществ. При увеличении количества извести осадок становится более плотным, а раствор более светлым и прозрачным. Оптимум плотности осадка и прозрачности раствора достигается при  расходе извести 0,2…0,3% и pH среды 11.

Когда плотный осадок уже образовался при добавлении остальной извести вплоть до ее концентрации, равной 2…3%, осадок остается плотным. Без предварительной дефекации при добавлении сразу полной порции известкового молока осадок становится рыхлым, желеобразным и плохо фильтруется.

Таким образом, для дефекации вовсе не требуется 2…3% извести, как это принято на сахарных заводах, а достаточно всего около 0,3%. Но уменьшение количества извести приводит к нежелательным явлениям: ухудшается фильтрование сока вследствие того, что осадок становится слизистым, повышается цветность сатурационного сока и понижается его качество вследствие уменьшения эффекта адсорбации на сатурации.

Цель дефекации – очистка диффузионного сока путем коагуляции известью белков  красящих веществ, а также осаждение некоторых анионов, образующих нерастворимые соли с ионом кальция извести.

При дефекации для очистки диффузионного сока к нему прибавляют 2,0…2,5% обожженной (жженой), но не гашеной извести. Негашеная известь реагирует с водой

СаО + Н2О = Са(ОН)2

Образующийся в результате этой реакции гидроксид кальция Са(ОН)2, или гашеная известь, присутствует в избытке воды в виде суспензии известкового молока или известковой воды. В таком виде ее и добавляют к диффузионному соку. Указанная дозировка значительно превышает количество извести, которое необходимо для протекания химических реакций в соке.

Дефекованный сок вместе со всеми осадками направляется на I сатурацию. При сатурации через сок пропускают диоксид углерода СО2. В результате протекает химическая реакция

Са(ОН)2+ СО2=СаСО3+ Н2О

Данную реакцию интерпретируют как выпадение извести в осадок в виде карбоната кальция СаСО3, под воздействием диоксида углерода. При образовании частиц карбоната кальция на их поверхности адсорбируется определенное количество несахаров, находящихся в растворе. Особенно интенсивно адсорбируются окрашенные коллоидные продукты разложения инверторного сахара. Главная цель I сатурации – дополнительная очистка путем адсорбции. Щелочность сока 1 сатурации должна соответствовать 0,08 …1,0% негашеной извести (СаО) в 100 мл сока, при этом кислотность рН 11.

Отфильтрованный сок I сатурации поступает на II сатурацию. Цель II сатурации – уменьшение содержания извести и солей кальция в соке до минимума и повышение его доброкачественности. Присутствие извести и солей кальция в диффузионном соке приводит к быстрому загоранию поверхности нагрева выпарной станции и увеличенному выходу мелассы.

На II сатурации сок обрабатывает диоксидом углерода до достижения оптимальной кислотности, которая зависит от качества перерабатываемой свеклы. Кислотность рН сока II сатурации обычно составляет 9,0…9,5. Иногда в процессе второй сатурации в продукт добавляют около 2,5% негашеной извести (СаО) к массе свеклы для дополнительной очистки сока путем адсорбции.

После предварительной очистки диффузионного сока в нем всегда содержатся окрашенные вещества. Применяя дополнительную очистку сока сернистым газом, его обесцвечивают путем восстановления красящих веществ в бесцветные соединения; при этом часть сернистой кислоты в растворе сока превращается в серную.

Оптимизация условий проведения процесса сульфитации диффузионного сока и сиропа позволяет снизить общую цветность раствора почти на 35%.

Наилучшее обесцвечивание соков и сиропов достигается применением в качестве сорбентов активных углей. Их использование уже в количестве 0,3…0,5% в пересчете на сухое вещество позволяет достичь значительного обесцвечивания. Однако применение активных углей ограничивается из высокой стоимостью и усложнением технологической схемы производства.

В сахарной промышленности применяют также ионообменную очистку сока.

ООО "Фарсал". Оборудование для пищевой промышленности.

+7-988-570-61-11

info@farsal.ru

2018 год.