Механохимическая активация известкового молока как путь к совершенствованию схем очистки диффузионных соков Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, N° 5, 2016

УДК 664.1.037.22

Механохимическая активация известкового молока как путь к совершенствованию схем очистки диффузионных соков

Mechanochemical activation of lime milk as a way to improve raw juice purification schemes

Глав. науч. сотрудник A.B. Савостин, вед. науч. сотрудник И.Н. Люсый, зав. отделом В.О. Городецкий, вед. науч. сотрудник С.О. Семенихин (ФГБНУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции») отдел технологии сахара и сахаристых продуктов, тел. (861) 252-02-83 E-mail: agataskniis@mail.ru

Chief researcher A.V. Savostin, Leading Researcher I.N. Lyusy, Head of department V. O. Gorodetsky, Leading Researcher S.O. Semenikhin (Krasnodar Research Institute of agricultural products storage and processing) department of sugar and sugary products technology, tel. (861) 252-02-83 E-mail: agataskniis@mail.ru

Реферат. Существующая технология очистки диффузионного сока и ее аппаратурное оформление принципиально не менялись в течение последних двух десятилетий. Данная технология подошла к предельному уровню своих возможностей. Учитывая это, основным направлением повышения эффективности очистки диффузионного сока в настоящее время является создание принципиально новых подходов к совершенствованию технологии известково-углекислотной очистки и ее аппаратурного оформления с целью повышения качества очищенных соков. Представленные результаты эффективности использования активации известкового молока на сахарных заводах позволяют совершенствовать существующие технологические схемы очистки диффузионных соков. К явным преимуществам использования активатора следует отнести устранение нерегулируемого нарастания щелочности при фильтрации нормально отсатурированных соков, а также снижение количества продувок оборудования и соответственно неучтенных потерь сахарозы. Эта схема продувок не используется в зарубежной практике и на тех сахарных заводах РФ, на которых была проведена реконструкция станции известково-углекислотной очистки с установкой активатора известкового молока. При использовании активатора известкового молока появляется возможность исключить продувки аппаратов станции известково-углекислотной очистки в сборник продувок, соответственно устранить отмеченные выше недостатки и перейти на схему продувок по потоку, снизив их количество за счет значительного уменьшения размеров частид примесей, вводимых с известковым молоком на станцию известково-углекислотной очистки диффузионных соков.

Summary. Existing technology of raw juice purification and its equipment has not changed fundamentally over the past two decades. This technology came to the ultimate level of its capabilities. With this in mind, the main way to increase the efficiency of raw juice purification is now the creation of fundamentally new approaches to improve the technology of lime-carbon dioxide purification and its equipment to improve the quality the purified juice. The provided results of efficiency of use of activation of limy milk at the sugar plants allow to enhance the existing technological schemes of purification of diffusive juice. It is necessary to refer elimination of non-regulated increase of alkalinity when filtering to clear advantages of use of the activator normally the otsaturirovannykh of juice, and also decrease in quantity of purges of the equipment and according to unaccounted losses of sucrose. This scheme of purges isn't used in foreign practice and at those sugar plants of the Russian Federation at which reconstruction of the station of limy and carbon dioxide cleaning with installation of the activator of limy milk was carried out. When using the activator of limy milk there is an opportunity to exclude purges of offices of the station of limy and carbon dioxide cleaning in the collection of purges, to respectively eliminate the defects noted above and to pass to the scheme of purges on a flow, having reduced their quantity due to considerable reduction of the sizes of particles of the impurity entered with limy milk on the station of limy and carbon dioxide purification of diffusive juice.

© Савостин A.B., Люсый И.Н., Городецкий В.О., Семенихин С.О., 2016

Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, № 5, 2016

Ключевые слова: активация известкового молока, известково-углекислотная очистка, диффузионный сок, очищенный сок.

Keywords: lime milk activation, lime-carbon dioxide purification, raw juice, purified juice.

Единственным и практически безальтернативным реагентом для очистки диффузионных соков на свеклосахарных заводах уже более двухсот лет является известковое молоко. Однако его физико-химические свойства до настоящего времени пспользовалпсь не в полной мере.

Оценка качества известкового молока по его активности дает представление лишь о его чистоте или загрязненности примесями п не полностью характеризует реагентную способность. Поэтому необходимо определять еще п растворимость гидроксида кальция в известковом молоке, которая зависит от его дисперсности.

Твердая фаза суспензии известкового молока представлена кристаллами Са(ОН)г и примесями в виде недопала, перепала, песка, осадков гидроксидов железа п алюминия. Часть примесей удаляется при очистке известкового молока, остальные вводятся в очищаемый диффузионный сок и являются причиной повышения количества фильтрационного осадка, неоправданно частых продувок оборудования п повышенных неучтенных потерь сахарозы.

Тонкая очистка известкового молока от примесей проблематична из-за больших потерь гидроксида кальция, поэтому реальным путем повышения его реагент-ной способности является механохимическая активация, позволяющая заставить примеси с пользой участвовать в технологических процессах очистки диффузионных соков.

В последнее время для повышения реагентной способности известкового молока и снижения его расхода на очистку диффузионных соков на сахарных заводах устанавливают активаторы, изготавливаемые ЗАО «НПО «Технопром».

После обработки в активаторе, получаемое мелкодисперсное известковое молоко характеризуется повышенной реагентной способностью [1, 2] по нижеперечисленным причинам.

1. С увеличением дисперсности частиц гидроксида кальция повышается его растворимость. С увеличением концентрации Са(ОН)о в растворе в соответствии с принципом Ле-Шателье повышается и концентрация ионов в растворе, что ускоряет реакции осаждения и разложения несахаров, полноту их прохождения на пред-дефекации и дефекации.

2. В известковом молоке содержится до 4 % перепала, т.е. частиц СаО, кап-сулированных слоем силикатов, ферритов, алюминатов. При измельчении этих частиц происходит разгашивание СаО, в результате чего повышается активность известкового молока.

3. В известковом молоке содержится до 3 % частиц недопала, т.е. частиц СаСОз. При измельчении частиц карбоната кальция в воде повышается его растворимость, при этом растворившаяся часть диссоциирует в соответствии с уравнением (1):

СаСОз t » Са2+ + СОз2". (1)

Одновременно с растворением идет и образование свежего осадка карбоната кальция, который обладает исключительно высокой необратимой адсорбционной способностью, что также способствует повышению эффективности очистки диффузионных соков.

Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК-продукты здорового питания, N° 5, 2016

4. При сатурировании дефекованных диффузионных соков, обработанных активированным известковым молоком, за счет более высокой скорости растворения мелкодисперсных частиц гидроксида кальция увеличивается скорость сатурации, а также увеличивается удельная поверхность образующегося карбоната кальция, что сопровождается повышением количества адсорбированных несахаров и эффекта утилизации сатурационного газа.

5. В известковом молоке всегда присутствует песок. При измельчении на его поверхности появляются перекисные соединения -8100081-, при взаимодействии которых с водой образуется перекись водорода Н2О2 [3], которая является сильным окислителем.

6. Поскольку известковое молоко - это водная суспензия гидроксида кальция, то за счет его активации изменяются и свойства воды. При этом помимо увеличения степени диссоциации на ионы происходит и гемолитический распад молекул воды на электронейтральные частицы Н* и «ОН - свободные радикалы [4, 5] в соответствии с уравнением (2):

НаО ~ * Н* + -ОН. (2)

За счет реакций рекомбинации свободных радикалов в воде образуются молекулярный водород, озон и перекись водорода в соответствии с уравнением реакции (3):

5Н20 ;-► 4Н2 + Н202 + Оз. (3)

Озон и перекись водорода - сильные окислители, способствующие ускорению реакций окисления несахаров на дефекации и получению очищенных диффузионных соков с пониженной цветностью. Наличие окислителей в щелочной среде приводит к разложению редуцирующих веществ до органических кислот, при этом образование красящих веществ уменьшается.

Практическое использование активатора известкового молока на сахарных заводах при переработке сахарной свеклы показало следующие результаты:

снижается:

- расход известнякового камня на 0,6-0,9 %;

- расход угля на обжиг известняка;

- износ фильтровальных тканей, насосов, трубопроводов и оборудования;

- расход воды на промывку фильтрационного осадка;

- расход топлива на выпаривание воды, введенной с известковым молоком;

- потери сахара с фильтрационным осадком;

- количество промоев фильтрационного осадка;

- остаточное содержание редуцирующих веществ в очищенных соках на 13-30 %;

повышается:

- активность известкового молока на 3-5 %;

- растворимость извести на 15-30 %;

- эффект утилизации сатурационного газа на 6-7 %;

- эффект очистки диффузионных соков на 4-6 %.

Представленные результаты эффективности использования активации известкового молока на сахарных заводах позволяют совершенствовать существующие технологические схемы очистки диффузионных соков.

К явным преимуществам использования активатора следует отнести устранение нерегулируемого нарастания щелочности при фильтрации нормально отса-турированных соков, а также снижение количества продувок оборудования и соответственно неучтенных потерь сахарозы.

Технологии пищевой и перерабатывающей промыитенности АПК-продукты здорового питания, № 5, 2016

В настоящее время на многих сахарных заводах продувку аппаратов станции пзвестково-углекислотной очистки осуществляют по морально устаревшей технологической схеме. Так, продувки аппаратов направляют в сборник продувок, откуда они подаются на отделители примесей различных конструкций. Отделенные примеси вывозятся с завода, при этом с ними теряется сахароза. Осветленный сок, в свою очередь, возвращают в холодный дефекатор, что приводит к увеличению сокового верстата и неучтенных потерь сахарозы за счет повторного прохождения соком станции очистки. Эта схема продувок не используется в зарубежной практике и на тех сахарных заводах РФ, на которых была проведена реконструкция станции пзвестково-углекислотной очистки с установкой активатора известкового молока.

Прп использовании активатора известкового молока появляется возможность исключить продувкп аппаратов станции пзвестково-углекислотной очистки в сборник продувок, соответственно устранить отмеченные выше недостатки и перейти на схему продувок по потоку, снизив их количество за счет значительного уменьшения размеров частиц прпмесей, вводимых с известковым молоком на станцию известково-углекислотной очистки диффузионных соков.

Таким образом, установка на сахарных заводах активатора известкового молока позволяет:

- усовершенствовать существующее аппаратурное оформление станции из-вестково-углекислотной очистки и упростить ведение технологического процесса переработки сахарной свеклы;

- повысить эффект очистки диффузионного сока на 4-6 % и снизить содержание в нем редуцирующих веществ на 13-30 %;

- снизить расход известнякового камня на 0,6-0,9 % с пропорциональным снижением расхода топлива на его обжиг;

- снизить расход вспомогательных материалов на проведение известково-углекислотной очистки;

- снизить неучтенные потерн сахарозы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Савостин, A.B. Совершенствование технологии пзвестково-углекислотной очистки сахарсодержащпх растворов на основе свойств дисперсных систем [Текст] / A.B. Савостин // Сб. науч. тр. VI ежегодной Междунар. науч.-практ. конф. «Повышение эффективности работы сахарной промышленности»,- М., 2007. - С. 84-92.

2. Савостин, A.B. Современные способы повышения эффективности пзвестково-углекислотной очистки сахарсодержащих растворов [Текст] / A.B. Савостин // Известия вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 4. - С.15-18.

3. Березин, Б.Д. Курс современной органической химии [Текст] / Б.Д. Бере-зин, Д.Б. Березпн. - М.: Высшая школа, 2001. - 768 с.

REFERENCES

1. Savostin A.V. Sovershenstvovanie tekhnologii izvestkovo-uglekislotnoj ochistki saharsoderzhashchih rastvorov na osnove svojstv dispersnyh system [Improving the technology of lime-carbon dioxide purification of sugar solutions on the basis of disperse systems properties] Sb. nauch. tr. VI ezhegodnoj mezhdu-narodnoj nauch. -prakt. konf. «Povyshenie ehffektivnosti raboty saharnoj pro-myshlennosti». - Moscow: Izdatel'skij kompleks MGUPP, 2007, pp. 84-92 (Russian).

2. Savostin A.V. Sovremennye sposoby povysheniya ehffektivnosti izvestkovo-uglekislotnoj ochistki saharsoderzhashchih rastvorov [Modern methods of increasing the efficiency of lime-carbonic acid cleaning of sugar containing solutions] Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya, 2007, No 4, pp.15-18 (Russian).

3. Berezin B.D., Berezin D.B. Kurs sovremennoj organicheskoj himii [The course of modern organic chemistry], Moscow: Vysshaya shkola, 2001, 768 pp (Russian).