CC BY
24
ТЕХНОЛОГИЯ
Двухступенчатое озонирование в технологии очистки диффузионного сока
В.В. Агеев, В.А. Федорук, В.А. Голыбин
Воронежская государственная технологическая академия
Для очистки соков свеклосахарного производства в качестве основных реагентов используют известь и диоксид углерода. Один из путей совершенствования технологии очистки сахарсодержащих растворов — использование окислителей как дополнительных реагентов очистки с целью повышения показателей качества получаемых продуктов, а также снижения расхода извести и диоксида углерода [3].
Вместе с тем одна из проблем развития современных технологий — проблема экологии. Применение различных химических препаратов на всех стадиях производства приводит к постепенному их накоплению в окружающей среде и в конечном счете к отрицательному воздействию на качество продукции [1].
Озон как естественное природное вещество с этой точки зрения экологически безопасен. Он не накапливается в окружающей среде, активно вступает в реакции с различными группами соединений и быстро разлагается на молекулярный и атомарный кислород. Продукты реакций озона, в основном окислы, также не являются токсичными или вредными соединениями, как, например, большинство хлороргани-ческих соединений, при этом данный окислитель способен разлагать такие вещества, как пестициды и другие химикаты, до более безопасных форм [2]. По действию на живые объекты озон может проявлять как стимулирующую, так и биоцидную направленность, а также способен замедлять процессы метаболизма живой клетки.
Ранее нами были проведены исследования воздействия озонирования на качественные показатели очистки при обработке сока основной дефекации. Опыты проводили по классической известково-углекислотной схеме с включением элемента озонирования. Установлено, что целесообразно проведение комбинированной очистки диффузионного сока с применением озона при температуре 80 °С, его концентрации в озоно-воздушной смеси 7 г/м3 и расходе 3,25 м3 смеси на 1 м3 сока [5, 6].
Такая одноступенчатая обработка не позволяет в полной мере удалить красящие вещества, поскольку в процессе дальнейшей очистки образуются новые темно-окрашенные соединения, а также другие растворимые несахара. В связи с этим
проведены исследования по разработке способа очистки диффузионного сока с использованием двукратного введения озона: на горячей ступени основной дефекации и на дополнительной дефекации перед II сатурацией.
Предусмотренное количество озоно-воз-душной смеси 0,5-3,0 м3 на 1 м3 сока с концентрацией в ней озона 3-10 г/м3 делили на две равные части и подавали на горячую ступень основной дефекации и на дополнительную дефекацию перед II сатурацией.
Диффузионный сок направляли на прогрессивную преддефекацию до рН 10,8-11,2 при температуре 54...56 °С, комбинированную основную дефекацию с расходом извести 2,0-2,5 % к массе сока, в процессе проведения горячей ступени основной дефекации сок обрабатывали одной частью диспергированной озоно-воздушной смеси. Далее осуществляли I сатурацию при температуре 85.90 °С до конечного значения рН 10,8-11,2, отделение осадка путем фильтрования, дефекацию перед II сатурацией продолжительностью 4-6 мин при температуре 80.85 °С и расходе извести 0,2-0,3 % к массе сока. В процессе дефекации перед II сатурацией сок обрабатывали второй частью диспергированной озоно-воздушной смеси. Далее проводили II сатурацию при температуре 85.90 °С до конечного значения рН 9,0-9,5 и отделение осадка путем фильтрования. Полученный сок анализировали. Результаты представлены в таблице.
Способ Показатели очищенного сока
проведения Чистота, Цветность, Эффект
очистки сока % усл. ед. очистки, %
Предложенный 91,37 12,41 38,96
Типовой 90,42 15,94 31,53
Примечание. Чистота диффузионного сока 86,6%.
При обработке сока озоно-воздушной смесью в процессе основной дефекации происходит интенсивное разложение моносахаридов, продукты распада которых в щелочной среде окисляются с образованием постоянных бесцветных соединений вместо того, чтобы конденсироваться в высокомолекулярные красящие вещества. Но процессы образования красящих веществ активно продолжаются в щелочной среде
3•2007
26
на дефекации перед II сатурацией, что приводит к снижению эффекта, достигнутого при озонировании. Эту проблему позволяет избежать обработка сока озоном в две ступени: в процессе основной дефекации и в процессе дефекации перед II сатурацией. Таким образом, снижается цветность и предотвращается ее образование не только на основной дефекации, но и на дефекации перед II сатурацией [4].
Озонирование сока в процессе основной дефекации неразрывно связано с воздействием окислителя на значительную массу осадка, в связи с этим дополнительное количество озона расходуется на окисление органической части коагулята. В результате происходит пептизация осажденной массы и часть несахаров переходит обратно в раствор, снижая чистоту сока. Двухступенчатая обработка озоно-воз-душной смесью позволяет снизить объем продуваемого газа на основной дефекации, что сопровождается более низкой степенью пептизации несахаров. На второй ступени, при озонировании в процессе дефекации перед II сатурацией, происходит дополнительное окисление несахаров с образованием сложных промежуточных соединений, которые в процессе II сатурации адсорбируются на осадке карбоната кальция, повышая чистоту сока.
Таким образом, комбинированная очистка диффузионного сока с обработкой сока озоном в две ступени достаточно эффективна, так как при этом повышается эффект очистки на 7,4 %. Предложенный способ обеспечивает увеличение чистоты очищенного сока на 0,95 %, снижение его цветности на 22,1 % по сравнению с классической схемой очистки.
Разработанный способ прошел производственную проверку на мини-сахарном заводе ВНИИСС и на сахарном заводе ООО «Эртильский сахар».
ЛИТЕРАТУРА
1. Совершенная И.А., Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Превращения D-глюкозы в щелочных водных растворах: влияние концентрации D-глюкозы на образование красящих веществ//Сахарная промышленность. 1996. № 5. С. 18—19.
2. Потапов О.А., Горчинский Ю.Н., Никоненко Ф.П. Применение озона в сахарном производ-стве//Цукор Украши. 2001. №3. С. 24-26.
3. Голыбин В.А. Совершенствование физико-химической очистки сахарных растворов/Воронеж. гос. технол. акад. — Воронеж: ВГТА, 1999.
4. Апасов И.В., Агеев В.В., Федорук В.А., Подпори-нова Г.К. Влияние окислителей на красящие вещества в сахарной промышленности//Пищевая промышленность. 2005. № 11. С. 60-62.
5. Апасов И.В., Агеев В.В., Федорук В.А., Власен-ко С. М. Оптимизация процесса озонирова-ния//Хранение и переработка сельхозсырья.
2005. № 12. С. 14-17.
6. Апасов И.В., Агеев В.В., Федорук В.А. Влияние озонирования на основную дефекацию//Сахар.
2006. № 1. С. 41-42. &
