CC BY
63Новые возможности полимерных ТВС в производстве белого сахара
О.О. КРИВОШЕЕВ, директор по развитию бизнеса пищевых производств и биоэнергетики России и СНГ ООО «Соленис Евразия» (e-mail: okrivosheev@solenis.com)
В качестве технологических вспомогательных средств (ТВС) на сахарных производствах традиционно применяются такие вещества, как соли полиакриловой кислоты, полиакриламиды, эфиры полиэтиленгликоля и по-липропиленгликоля с жирными кислотами, спиртами и др. ТВС на основе перечисленных полимеров доказали свою эффективность в процессах пеногашения, ингибирования накипи, осветления сока и транспортёрно-мо-ечной воды (ТМВ).
Применяемые полимерные реагенты ввиду химических особенностей, в первую очередь строения, различаются своей эффективностью, что всегда немаловажно для производителей сахара. Другой не менее важный вопрос — качество получаемого продукта. В современных условиях постоянно растущей конкуренции и глобализации рынков сбыта на первый план выходит вопрос безопасности используемых реагентов и минимизации негативного влияния на качество сахара.
Соответствие полимерных ТВС требованиям таких регламентов, как ТР ТС 029 (Россия и СНГ), FDA CFR 21.173-176 (США) и Positive list of food contact substances in EU (Европа, Франция) и, что не менее важно, соблюдение рекомендуемых дозировок — ключевой фактор
эффективности и безопасности ТВС в производстве сахара.
С каждым годом синтезируется всё больше молекул полимеров, технологическая эффективность, безопасность, биоразла-гаемость или экологичность которых намного выше используемых на настоящий момент ТВС в сахарной промышленности. Некоторые из них уже доступны и применяются передовиками мировой индустрии производства сахара.
Обновлённый и скорректированный список допущенных к применению антинакипинов, пеногасителей, флокулянтов и осветлителей (деколоризато-ров) в Европе доступен с 2017 г. (Французский лист соответствия требованиям, предъявляемым к ТВС в сахарной промышленности). Он включает в себя ранее незадекларированные в регламентах вещества.
Компания Solenis — глобальный производитель полимеров. Десятилетиями мировые лидеры в нефтепереработке, металлургии, горнодобывающей и пищевой промышленности, энергетике, производстве бумаги используют её инновационные решения в процессах водоподготовки и водоотведения.
Линейка продуктов для пищевой промышленности занимает особое место в портфолио компании. Специальные произ-
водственные линии совместно с научно-исследовательскими центрами и современными лабораториями позволяют создать высокоэффективный продукт, соответствующий самым высоким требованиям к ТВС.
Применение продуктов Solenis в производстве сахара даёт возможность минимизировать энергетические потери, сохранить эксплуатируемое оборудование и улучшить технологические показатели, исключая негативное влияние на качество выпускаемой продукции. Ниже приведены примеры применения новых продуктов компании Solenis, позволяющих добиться успешных показателей в производстве сахара.
Широко распространённые на российском рынке флокулянты марки Ptraestol® обеспечивают эффективное осветление неочищенного свекловичного сока, ТМВ и сточных вод сахарных заводов. Схожие по своим свойствам продукты марки Praestol®, а также новые — АтегАос® — повышают эффективность очистки сока. Предлагаемые продукты имеют надлежащие сертификаты, позволяющие использовать их при подготовке даже питьевой воды.
Плохое качество свёклы, высокое содержание редуцирующих веществ, несбалансированная и снижающаяся в ходе сезона
мощность сокоочистительного отделения (основные причины получения сока высокой цветности) препятствуют получению сока желаемой цветности. Применение деколоризаторов линеек АтегАос® и Praestol® обеспечивает снижение цветности соков на 20—30 % от исходной в единицах ICUMSA.
В сезоне переработки 2017 г. на сахарных заводах России были протестированы полимерные продукты марки АтегАос®. Результаты приведены в табл. 1.
Показатели представлены в первую очередь с целью проанализировать зависимость эффективности очистки (деко-лоризации) сока от дозировки реагента (выбор продукта может меняться в зависимости от особенностей производства) на различных заводах. В данном случае очевидны успешные результаты применения АтегАос® 492.
При дозировке АтегАос® 492 ниже 1 ррт на заводе № 1 был получен сок с СВ = 14,75 % и цветностью 1 887,7 ICUMSA (снижение цветности по сравнению с исходным профильтрованным через бумажный фильтр образцом сока составило более 28 %). Иными словами, существует определённый предел эффективности работы реагента, и совершенно не обязательно, что эффективность снижения цветности растёт при повышении расхода полимера.
Другой весьма интересный пример применения полимеров-осветлителей — очистка ТМВ. Как было сказано выше, данные реагенты могут быть использованы и в производстве питьевой воды, где требования к остаточному содержанию полимера/мономера выше.
Завод эксплуатирует «стандартную» технологию осветления ТМВ в системе вертикальных отстойников, соответству-
ющих реальной производительности предприятия (чуть более 10 тыс. т/сут). Для интенсификации процесса дозируется фло-кулянт одного из известных производителей. Особенным требованием к качеству флокулянта, применяемого для очистки ТМВ данного завода, является соблюдение регламентированного остаточного содержания мономера полиакриламида в очищенной воде, однако далеко не каждый производитель может гарантировать его выполнение. Компания Solenis предложила решение, предназначенное повысить качество осветления ТМВ в вертикальных отстойниках, используя продукт собственного производства Pгaestol® 185TR в соответствии с указанным требованием.
Solenis выпускает специальную линейку продукции с суффиксом TR, как, например, широко применяемый для осветления сока Pгaestol® 2540TR. Каждая партия сопровождается сертификатом, в котором компания декларирует минимально возможное содержание акриламида — не более 0,5 мкг/л.
Наглядные результаты лабораторных испытаний различных полимеров линеек Pгaestol® и АтегАос® представлены на рис. 1.
В ходе проведённых исследований была протестирована вся линейка продуктов Solenis совместно с продуктами, используемыми на настоящий момент. По результатам для дальнейших испытаний выбрано два наиболее эффективных из них —
Таблица 1. Данные по снижению цветности соков в лабораторных условиях заводов, расположенных в различных зонах свеклосеяния
Предприятие Исходное АтегАос® 483 АтегАос® 491 АтегАос® 492
качество сока 2 ррт 4 ррт 2 ррт 4 ррт 2 ррт 4 ррт
СВ, % 14,68 14,76 14,55 14,59 14,37 14,34 14,55
Завод № 1
ICUMSA 2 630,7 2 883,7 3 057,2 2 556,3 3330,0 2 010,5 3 057,2
СВ, % 14,4 14,2 14,5 14,2 14,4 14,2 14,5
Завод № 2
ICUMSA 1 261,9 1 240,7 2045,3 1 347,4 2 184,8 987,19 1 886,5
Рис. 1. Результаты осветления пробы ТМВ от 26.09.2017слева направо: Amerfloc® 491, Praestol® 187TR, Amerfloc® 412, продукт-конкурент, Praestol® A3040L, Praestol® 185Ш
Praestol® 185K и Ameriloc® 412. Эти продукты также были протестированы методом осаждения при меньшей дозировке. Сравнительные результаты осветления сведены в табл. 2, кюветы с надосадочной жидкостью представлены на рис. 2.
Выбор в пользу Praestol® 185TR относительно Ameriloc® 412 был сделан не только ввиду более эффективного осветления при меньшей дозировке, но и особенностей дозирования реагентов, т. е., принимая решение по ТВС, нельзя забывать реальные технологические возможности и условия завода. Основное раз-
личие данных продуктов — вязкость; соответственно, в отсутствие возможности для разведения дозировать Praestol® 185TR не было бы эффективно.
Выбор наиболее эффективных и безопасных полимерных ТВС возможен и для процессов пено-гашения и ингибирования отложений накипи.
Согласно нововведениям Французского листа соответствия требованиям, предъявляемым к ТВС в сахарной промышленности, был инициирован ряд исследований новых композиционных пеногасителей на заводах Франции. Solenis протести-
ровала существующую линейку совместно с уже использующимися реагентами на лабораторном оборудовании, позволяющем эффективно симулировать условия, близкие к условиям технологического процесса. Полученные результаты новых продуктов были подтверждены в производственных процессах контроля пенения на участках ТМВ и диффузии (включая особенность завода — «холодную» диффузию).
Ниже приведён пример сравнения одного из широко применяемых продуктов Solenis для контроля пенения ТМВ — Antispumin® 2и с «новыми» версиями пеногасителя (рис. 3). Основным отличием используемых в данных версиях полимеров является их значительно меньшая биоаккумулируемость.
Все пеногасители тестировали с расходом 5 г/м3. В ходе лабораторных испытаний фиксировалась высота поднятия столба пены (мм) и время (мин). Из графиков эффективности контроля пенения видно, что три «новых» продукта показали меньший по высоте столб пены по сравнению со «старой» версией. А версия под номером 17 показала почти в два раза большую пролонгированность эффекта пеногашения по сравнению со «старой» формулой Antispumin® 2и. Таким образом, завод получил возможность сократить расход используемого пеногасителя, повысить эффективность контроля процессов пенения и выполнить ряд новых требований регламента.
За новые технологии не всегда приходится платить высокую цену. Новый ПАВ с сильным пеногасящим эффектом — Intrasol® КН-Р1^ позволяет в два раза снизить расходы на реагенты при варке утфелей. Это недорогой и эффективный реа-
Таблица 2. Результаты испытаний на участке осветления ТМВ от 26.09.2017
T (эксп.) = 23°С TSS (ТМВ) = ? рН (ТМВ) = 9,8 V (ТМВ) = 0,5 л
Продукт (марка) Дозировка, мл Время осаждения, с Мутность, FNU
Используемый (конкурент) 0,3 - >1000
Praestol® 185TR 0,3 5,6 132,00
0,1 6,5 180,00
Ameriloc® 412 0,3 5,5 142,33
0,1 7,0 353,00
Рис. 2. Кюветы с надосадочной жидкостью (после осветления). Слева направо:
Praestol® 185TR 0,1—0,3мл, продукт-конкурент 0,3мл,
Лшвфс® 412 0,1-0,3-0,5мл_
Время (мин)
Рис. 3. Лабораторные испытания пеногасителей на участке ТМВ: - — without dosage, with air/ —g/m3; -A— Antispumin ZU 6/ 5g/m3;
—•--Antispumin ZU 17 / 5g/m3; -X—Antispumin ZK/ 5g/m3;
-X—Antispumin ZK 8/ 5g/m3; -•- — Antispumin ZU/ 5g/m3; -Ж— Antispumin ZU 16/ 5g/m3
гент для интенсификации варки сильно пенящихся утфелей продукта и оттёков.
Для применения в качестве антинакипинов в сахарной промышленности и производстве биоэтанола стали доступными ранее не используемые молекулы полимеров. Новым витком развития является тенденция к так называемым блендам, или смесям, когда в состав антина-кипина входит не один полимер (как, например, наиболее распространённый на территории России и СНГ низкомолекулярный полиакрилат натрия), а смесь различных полимеров или сополимеров. Подобные бленды, согласно исследованиям, позволяют нивелировать «слабые» стороны продуктов, в основе которых одна молекула. Так, повышение дисперсионной активности возможно путём внесения молекулы более эффективного дисперсанта к «стандартному» низкомолекулярному полиакри-лату натрия. При необходимости повышения кристалломодифи-цирующих свойств антискаланта новый регламент позволяет применять даже ранее запрещённые в пищевой промышленности по-
лимеры, тем не менее с ограничениями по ряду свойств в целях обеспечения безопасности.
Компания Solenis активно внедряет новое поколение антинакипинов, в основе композиций которых — бленд веществ. Опытно-промышленные выработки таких продуктов, как Ро^1лЬП® AS7604 или Ploystabil® AS7300, показали значительные результаты по сравнению с низкомолекулярными полиакрилатами натрия, присутствующими в настоящее время на рынке, в том числе на рынках России и СНГ.
Применение Ро1уз1лЬ11® AS7604 при средней норме расхода 28—40 г/т (а по некоторым рекомендациям производителей и 60 г) даёт возможность контролировать вход-выход с по сумме кальциево-магниевых солей на уровне 95—100 % относительно содержания солей жёсткости на входе в выпарную станцию в пересчёте на 100% СВ, со средним расходом 8—15 г/т, в зависимости от содержания «кальциевых» солей сока. Такая дозировка позволяет эффективно контролировать отложения и максимально следовать требованиям
регламентов по ПДК на полиа-крилаты.
Другая особенность (в частности, заводов России и СНГ) — наличие взвешенных веществ в соке перед ВУ, зачастую обусловленное результатом сокоо-чистки («недозревший», недо-очищенный сок). Содержание взвешенных веществ сока перед ВУ, а нередко и в ходе выпаривания, означает прямое увеличение дозировки антинакипина. Проблема в том, что для эффективного ингибирования уже укрупняющихся кристаллов, например карбоната кальция, требуется увеличение вышеуказанных дозировок антинаки-пина, который, в свою очередь, может даже не обеспечивать надлежащего эффекта ингиби-рования образующихся зародышей кристаллов в ходе выпаривания.
Такая проблема в дозировании антискалантов на сахарных производствах может быть решена путём применения новой разработки Solenis — Ро^1лЬП® AS7300. Это композиционный недорогой продукт, отвечающий всем требованиям регламентов.
Резюмируя вышеперечисленные примеры, можно сказать, что, несмотря на исчерпывающие знания производителей полимеров и опыт их применения производителями сахара, появляются новые возможности интенсификации технологических процессов.
Сегодня, выбирая полимерное ТВС, не обязательно жертвовать качеством сахара, переработкой (временем) в пользу цены. Существует возможность выбора качественной «химии», соответствующей даже самым строгим регламентам. Богатое портфолио собственных продуктов Solenis и наш опыт позволяет сделать этот выбор.
