CC BY
22
664.1.038.22.004.
ПРИМЕНЕНИЕ ФЛОКУЛЯНТА КО-3 В ПРОЦЕССЕ ПРЕДДЕФЕКАЦИИ СОКА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТА ОЧИСТКИ
С. П. ОЛЯНСКАЯ, в. А. ЦЕХМИСТРЕНКО, О. П. ТКАЧЕНКО, И. А. ОЛЕЙНИК
Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности Институт технической теплофизики АН УССР
Известно [1], что отделение осадка до основной дефекации повышает эффект очистки сока и, следовательно, способствует увеличению выхода сахара, а также позволяет снизить расход извести на очистку при сохранении высоких качественных показателей очищенного сока. Как было установлено в [2], с преддефекационным осадком удаляется около 24% общего количества несахаров. Оставшиеся в декантате преддефекованного сока несахара подвергаются разложению под воздействием высокой щелочности на основной дефекации с образованием трудноудаляемых веществ.
Преддефекационный осадок не обладает достаточно высокими седиментационными и фильтрационными свойствами, что затрудняет его отделение на существующем оборудовании при фильтровании без добавления сатурационного осадка. Одним из способов улучшения отстаивания и фильтрования соков в свеклосахарном производстве является применение флокулянтов [3].
Для улучшения фильтрационных и седиментацион-ных свойств осадка преддефекованного сока нами было предложено использовать продукт полного омыления и модифицирования полиакрилонитрила в присутствии персульфата калия и диметилового или диэтилового эфира с молекулярной массой 600000 (КО-3), оптимальное pH сорбции которого совпадает со значением pH метастабильной зоны преддефекации [4]. Введение флокулянта КО-3 в количестве 0,0006—0,0015% к массе сока позволяет получить преддефекованный сок с фильтрационным коэффициентом 4,5—2,9, средней скоростью осаждения за 5 мин 4,8—5,6 см/мин.
Нами предложен механизм действия флокулянта КО-3 на преддефекации. Введение полиэлектролита КО-3 в зону pH его оптимальной сорбции позволяет макромолекуле полимера максимально развернуться. При этом макромолекула имеет максимальный поверхностный заряд и наиболее эффективно взаимодействует с полярными группами частиц преддефекованного сока.
Улучшение фильтрационных и седиментационных свойств преддефекованного сока при введении предлагаемого полиэлектролита в данную зону наступает не только за счет его известных флокулирующих свойств, заключающихся в укрупнении осадка. В данном случае имеет место механизм химического взаимодействия карбоксилатных групп данного полиэлектролита с ионами кальция, образования труд-'нерастворимых солей, что приводит к нарушению конформационного состояния макромолекулы полиэлектролита и переходу ее в сжатый клубок — «сжатое» соединение, обладающее свойствами несжимаемого осадка за счет гидрофобизации поверхностного слоя и снижения стабилизирующих способностей этих слоев. Гидрофобизация поверхности происходит вследствие связывания полярных функциональных групп полиэлектролита с активными группами
частиц осадка. В роли гидрофобизатора выступа» амидосодержащие группы полиэлектролита. В р зультате гидрофобизации поверхности происход мгновенное агрегатирование по гидрофобизирова ным участкам.
Это предположение подтверждают результаты пр веденных нами исследований. Предварительно обр ботанный известковым молоком при 60° С , рН2о 9,2 диффузионный сок делили на две порц: и к одной из них добавляли флокулянт КО-3 количестве 0,001% к массе сока. Обе пробы пр грессивно обрабатывали известковым молоком , рНго 11,2. Из этих проб под вакуумом отфильтр вывали образовавшийся осадок и определяли е личину ¿-потенциала методом электроосмоса с учет* поверхностной проводимости при 20° С [5]. Час осадка из каждой пробы подвергали пятикратно: промыванию дистиллированной водой и аналогич определяли величину ¿-потенциала осадков пос промывания. Полученные результаты представле! в табл. 1.
Таблица
Способ проведения ¿-потенциал ¿-ПОТЄНЦИс
преддефекации преддефе- осадка пос
кационного ле промыв
осадка, мВ ния, мВ
Без флокулянта —4,2 — 14,6
С добавкой флокулянта КО-3 —3,3 — 10,4
Величина ¿-потенциала преддефекационного осг ка, образованного при добавлении флокулян КО-3 на преддефекации, меньше по абсолютной і личине, чем осадка без флокулянта. Это объясняет образованием агрегатов отрицательно заряженн: несахаров и полиэлектролита КО-3, функциональн; группы которого нейтрализуют данный заряд. Сі жение ¿-потенциала при промывании осади дистиллированной водой объясняется, по наше мнению, удалением с поверхности осадка полиэл* тролитов сока, которые экранируют двойной электр ческий слой. При промывании осадка преддефеі ванного сока без использования флокулянта набл далось большее снижение ¿-потенциала, чем д осадка с добавлением флокулянта КО-3, ч объясняется удалением с поверхности осадка: первом случае большего количества полиэлектрол тов, не образующих с осадком прочных спязей. і
Целью наших исследований было также изуч| влияние добавки флокулянта КО-3 на общий эффе очистки и качественные показатели сока II < турации.
Для сравнения была принята схема с отделена преддефекационного осадка без флокулянта [І Опыты проводили без возврата сока I сатурац на преддефекацию. Преддефекацию проводили і
вестковым молоком при 85° С до рНго 11,0 прогрессивно в течение 5 мин. Флокулянт КО-3 добавляли на преддефекации в зону рНго 9,2 в количестве
0,001% к массе сока. Преддефекационный осадок отделяли отстаиванием сока в течение 30 мин, определяя среднюю скорость отстаивания 55 за 5 мин. Декантат преддефекованного сока с добавлением флокулянта содержал меньшее количество взвешенных частиц. Декантат преддефекованного сока дефековали известью в количестве 1,8% к массе сока (80—90% к массе несахаров диффузионного сока) при 85° С в течение 10 мин. Дефекованный сок насыщали углекислым газом до щелочности по фенолфталеину 0,08—0,09% СаО и отфильтровывали образовавшийся осадок. Фильтрованный сок I сатурации подогревали до 95° С, добавляли известь в количестве 0,3% к массе сока и обрабатывали углекислым газом до рНго 9,2. Осадок отфильтровывали. Определяли доброкачественность сока II сатурации, цветность и содержание солей кальция в нем. Результаты исследований представлены в табл. 2.
анализ ДТА преддефекационных осадков, полученных по способу с добавлением флокулянта КО-3 на преддефекации и без него, а также осадков I сатурации по этим двум способам (табл. 3).
Таблица 3
Показатели С добавлением флокулянта КО-3 на преддефекации Без добавления фло- . кулянта.
Преддефекационный осадок
Масса навески для ДТА, мг Убыль массы за счет разложе- 295 295
ния органических веществ, мг 124 98 :
Осадок сока I сатурации
Масса навески для ДТА, мг 300 300
Убыль массы за счет разложе-
ния органических веществ, мг Убыль массы за счет разложе- 26 32
ния карбоната кальция, мг 112 112 ,
Таблица 2
Показатели
Диффу- С добав-
зионный лением
сок флоку-
лянта
КО-3 на
предде-
фекации
Без добавления флокулянта
Преддефекованный сок Средняя скорость остаива-ния за 5 мин, см/мин
среднее
Сок I
Доброкачественность, %
среднее
3,10 —
3,42 3,04
2,90 2,10
3,14 2,57
/рации
85,80 91,30 89,80
85,24 90,53 89,64
85,29 90,77 89,71
85,44 90,87 89,72
42,4 32,3
39,6 33,3
41,0 33,5
41,0 33,0
0,313 0,337
0,261 0,257
0,323 0,361
0,299 0,318
486,0 659,2
354,8 493,1
422,9 626,5
421,2 592,9
Эффект очистки, %
среднее
Содержание солей кальция, г/100 г СВ
среднее Цветность, ед. опт. пл. /
100 СВ
среднее
Как видно, эффект очистки сока по предложенному способу с применением флокулянта КО-3 на преддефекации на 8% выше, чем по способу без применения флокулянта, цветность сока II сатурации ниже на 29%, содержание солей кальция ниже на 6%, средняя скорость отстаивания за 5 мин для преддефекованного сока выше на 18%.
По нашему мнению, более высокий эффект очистки сока объясняется удалением большего количества несахаров с преддефекационным осадком при совместном воздействии извести и флокулянта КО-3 по сравнению с удалением их под воздействием только извести. При введении флокулянта его макромолекулы, адсорбируясь одновременно на нескольких взвешенных.частицах, образуют хлопья, которые, осаждаясь, захватывают тонкодисперсные минеральные частицы и органические соединения.
Это предположение подтверждает проведенный в ИТТФ АН УССР дифференциально-термический
Преддефекационный осадок, полученный по. способу с добавлением флокулянта КО-3, на преддефекации содержит большее количество несахаров (убыль массы осадка за счет разложения органических веществ на 21% больше).
По предложенному нами способу убыль массы
Таблица 4
Показатели Диффу- зионный сок С добавлением флокулянта КО-3 на предде-кации Без до-_ бавления флокулянта
Сок II сатурации
Доброкачественность, % 87,3 93,4 91,6
86,5 . 92,4 91,1
87,3 93,2 91,5 .
85,3 91,5' -90,2 ‘
среднее 86,6 92,6 91,1
Эффект очистки, % 51,4 37,0
47,3 37,4
49,8 36,1
46,1 37,8
среднее 48,7 36,9
Содержание ВМС и коллои- 2,833 0,481 . 0,560 ■'
дов, г/100 г СВ 2,816 0,363 0,605
2,653 0,275 0,235-
2,587 0,242 0,280
среднее 2,722 0,340 0,420
Цветность, ед. опт. пл./ 564,9 661,9
100 СВ 494,0 ' 618,5
485,7 661,3 :
505,3 598,5 :
среднее 512,5 635,0
Содержание солей кальция -0,266 0.277 -
0,173 0,254 ■ ■
0,212 0,276 .
0,267 0,209
среднее 0,230 0,254
Преддефекованный сок
Средняя скорость отстаива- 4,06 3,34
ния за 5 мин 5б см/мин 3,96 3,60
3,58 3,38
3,52 3,16
среднее 3,78- ■ 3,37
Фильтрационный коэффи- — — . '
циент /-"* 5,5 7,0
5,5 6,0
2,5 6,0
среднее 4,5 6,3
осадка I сатурации на 19% меньше, чем осадка I сатурации — без применения флокулянта. Это свидетельствует о том, что поверхность карбоната кальция в схеме с использованием флокулянта КО-3 менее «загрязнена» несахарами, так как большая их часть удаляется с преддефекационным осадком. Это подтверждается и тем, что величина е-потенциала осадка I сатурации по предложенному способу составила 2,5 мВ, а без применения флокулянта — 4,5 мВ.
Добавка флокулянта КО-3 не только улучшает фильтрационные и седиментационные свойства преддефекационного осадка, но и способствует повышению адсорбционной способности осадка, получаемого на I сатурации.
Для проверки этого предположения были проведены исследования по очистке сока по двум выше описанным схемам с возвратом 100% нефильтрованного сока I сатурации, полученного по этим же схемам. Общий расход извести на очистку составил 2,1% (80—90% к массе несахаров сока) к массе сока.
Как видно из данных табл. 4, эффект очистки при работе с возвратом сока I сатурации по способу с добавкой КО-3 на преддефекации на 12% выше, чем без применения флокулянта. При очистке сока без возврата разница составила 8%, что и подтвердило наши предположения. Цветность сока II сатурации при этом ниже на 19%, содержание солей кальция меньше на 9%, чем без применения флокулянта.
Фильтрационный коэффициент преддефекованного сока с использованием флокулянта КО-3 не предде-
фекации на 29% ниже, чем без применения флоку-лянта.
ВЫВОДЫ
1. Добавление флокулянта КО-3 на преддефекации способствует более полному удалению несахаров с преддефекационным осадком.
2. Введение флокулянта КО-3 на преддефекации в метастабильную 'зону, позволяет не только улучшить седиментационно-фильтрационные свойства преддефекационного осадка, но и повысить адсорбционную способность сатурационного осадка.
ЛИТЕРАТУРА
1 Сапронов А. Р., Б о б р о в н и к Л. Д. Сахар.— М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981.- 256 с. -
2. О л я н с к а я С. П. Исследование технологии отделе-
ния преддефекационного осадка с целью. повышения эффекта очистки сока. Автореф. дис. ... канд. техн. наук.- Киев, 1969. 26 с.
3. Применение флокулянтов для интенсификации про-
цесса осаждения взвешенных частиц сока I сатурации / Олейник И. А., Ш и р о к и х Е. Н., М а з у р О. П. и др. // Сахарная пром-сть. - 1980. №3. С. 21—24.
4. А. с. № 1392100 (СССР). Способ преддефекации диффузионного сока // Бюллетень изобретений и открытий. - 1988. - № 16.
5. Бойко Ю. П., Алексеев О. Л., Овчарен-
к о Ф. Д. Методика исследования электроповерхностных свойств высокодисперсных систем // Коллоидный журнал 1977. -39. № 3. - С 433 - 437.
Кафедра технологии
сахаристых веществ Поступила 01.02.90
664.117.1.039.6
ОПЫТ ОБРАБОТКИ ПАРОМ СОКА ТРОСТНИКОВО-САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Л. ГОМЕС Р., П. М. ФАБРЕГАТ, М. ДАРИАС П., X. ЛЕЙВА М., М. КИНКОСЕС, Г. ФЕРНАНДЕС М., Н. МАРТИНЕС А., О. ВЕГА, П. РОДРИГЕС, Л. Д. БОБРОВНИК, А. П. НИКОЛАЕВ, П. М. НЕМИРОВИЧ
Центральный университет Лас Вильяс (Куба)
Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности
Актуальной проблемой сахарной промышленности Кубы является производство высококачественного сахара-сырца, а также белого товарного сахара из тростника, качество которого заметно ухудшается вследствие интенсификации возделывания и расширения механизации уборки.
Поступление на мельничные агрегаты сахарных заводов листвы и метелок тростника неизбежно приводит к ухудшению качества сока, в основном, за счет увеличения содержания веществ коллоидной дисперсности. Обработка сырого сока острым паром приводит к дестабилизации коллоидно-дисперсной системы [1], что способствует формированию плотных больших конгломератов, которые хорошо оседают при отстаивании, одновременно адсорбируя часть нежелательных примесей. В результате сок лучше осветляется, его доброкачественность увеличивается на 1,5—2 ед.
Цель настоящей работы - определить наиболее / - паровая камера; 2 патрубок для подвода
Эффективные места включения смесителя сок - пара; 3 паровые сопла; 4---зона смешивания
пар в технологическую схему очистки сока. сока с паром.
В качестве смесителя был использован сконструи- На одном из сахарных заводов Кубы смесители рованный на основе моделирования на ЭВМ были установлены на трубопроводе сырого сока до аппарат [2], схема которого приведена на рис. 1; и после параболического фильтра, как показано на
Рис 1
