CC BY
147
664.126.1.037
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА НИЗКОЙ ЧИСТОТЫ
Р.С. РЕШЕТОВА, Е.А. РОЩЕНКО
Кубанский государственный технологический университет
Сахарные заводы России, особенно Кубани, в последние время вынуждены перерабатывать свеклу низкого технологического качества: с пониженным исходным содержанием сахарозы (< 12-14% к массе свеклы); повышенным содержанием общего несахара в сухих веществах (с. в.), в частности растворимых форм азота, редуцирующих веществ, коллоидов и органических кислот; пониженным содержанием фосфора и калия; пониженной, а иногда отрицательной натуральной щелочностью; пораженную вредителями и болезнями [1].
Ухудшенные показатели качества сахарной свеклы можно в некоторой степени компенсировать, совершенствуя способы очистки полученного из нее диффузионного сока.
Наиболее эффективный и дешевый из известных способов очистки диффузионного сока - обработка известью с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода. Этот способ дает хороший эффект очистки при относительно низкой стоимости реагентов и несложных технологических операциях. Однако при очистке диффузионного сока из свеклы пониженного качества по типовой технологической схеме наблюдается уменьшение эффекта очистки, ухудшение фильт-рационно-седиментационных свойств очищаемых соков, снижение щелочности соков при нагревании, повышенная цветность продуктов на верстате завода. Это приводит к большим потерям сахарозы, увеличению выхода мелассы и получению сахара, не соответствующего требованиям ГОСТ.
Задача данного исследования - разработка эффективных способов известково-углекислотной очистки диффузионного сока, обеспечивающих получение сахара-песка заданного качества при переработке сахарной свеклы пониженного качества.
Увеличение эффекта очистки достигается повышением степени удаления несахаров из диффузионного сока [2]. При этом предварительная обработка диффузионного сока должна обеспечивать максимально возможную полноту осаждения его несахаров в условиях, способствующих формированию структуры осадка с хорошими седиментационно-фильтрационными свойствами [3, 4].
Для выявления эффективного способа предварительной обработки диффузионного сока с чистотой Ч = 82,4 его очищали по двум вариантам.
В первом варианте диффузионный сок очищали по типовой схеме, включающей теплую прогрессивную преддефекацию с расходом извести 0,25-0,3% СаО к массе свеклы, тепло-горячую основную дефекацию с
тем же расходом извести, I сатурацию, отделение осадка, II сатурацию и фильтрацию.
Во втором варианте ступень прогрессивной пред-дефекации заменили предсатурационной обработкой при 55-60°С и рН 8,8-9,5 с расходом извести 0,8-1,0% СаО к массе свеклы и рециркуляцией предсатуриро-ванного сока в количестве 300-500%. Далее предсату-рированный сок подвергали тепло-горячей основной дефекации с расходом извести 1,3-1,5% СаО к массе свеклы, I сатурации, отделению осадка, II сатурации и фильтрации.
Установили, что чистота сока при первом варианте очистки была выше. Однако фильтрационно-седимен-тационные свойства осадка, полученного по второму варианту, существенно лучше, поскольку в результате предсатурационной обработки высокомолекулярные вещества и вещества коллоидной дисперсности коагулируют с одновременной дегидратацией и адсорбируются на поверхности образующихся кристаллов карбоната кальция [5].
На следующем этапе исследований разрабатывали способ очистки диффузионного сока низкого технологического качества, позволяющий получить очищенный сок высокого качества с хорошими фильтрацион-но-седиментационными свойствами осадка.
Известно, что отделение осадка несахаров до основной дефекации - весьма эффективный прием при очистке диффузионного сока [6-8]. При переработке свеклы низкого качества, особенно подгнившей, фильтрационно-седиментационные свойства осадка ухудшаются, возникают трудности при его отделении и существенно увеличивается цветность сахарных растворов.
Использование приема пересатурирования до рН < 8 при предварительной обработке диффузионного сока способствует более полному удалению несаха-ров, формированию структуры осадка с хорошими фильтрационно-седиментационными свойствами, а также снижению цветности очищенного сока [9, 10]. В пересатурированном соке образуется гидрокарбонат
^ /"ч 2+
кальция, который в растворе диссоциирует на Са и НСм3 . Ион кальция с анионами кислот образует нерастворимый осадок, а ион гидрокарбоната - натуральную щелочность [11].
Исследовали предсатурационную обработку в со -четании с пересатурированием до рН < 8 при очистке диффузионного сока более низкой чистоты (Ч = 78,86). В первом варианте обработку проводили по схеме с отделением предсатурационного осадка. Во втором -диффузионный сок очищали по способу, включающему его предсатурацию при рН 8,8-9,5 с расходом извести 0,3-0,5% СаО к массе свеклы, пересатурирова-ние до рН 7,0-7,5 рециркулируемого в количестве 300-500% предсатурированного сока, смешивание его
Таблица
Показатель Диффузионный сок Очищенный сок
без преддефекации с преддефекацией
Удержание коллоидов, % на 100 г с. в. 6,24 2,26 1,98
Удержание редуцирующих веществ, % на 100 г с. в. 0,98 0,20 0,097
Цветность, усл. ед. - 23,12 18,68
Чистота, % 78,86 84,28 85,14
с диффузионным соком и отделение предсатурацион-ного осадка.
Установили, что чистота очищенного по второму варианту сока по сравнению с соком, очищенным по первому варианту, выше на 1,2%, а фильтрационно-се-диментационные показатели предсатурационного осадка значительно лучше преддефекационного.
Исследования показали, что эффект очистки диффузионного сока существенно возрастает, если после отделения предсатурационного осадка диффузионный сок обработать известью в количестве 0,25-0,3% CаО (преддефекация) в течение 20 мин, а затем очистку вести по типовой схеме. Качественные показатели диффузионного и очищенного соков представлены в таблице.
Для более полного удаления несахаров на смешивание с рециркулируемым отсатурированным до рH
7.0-7,5 предсатурированным и диффузионным соком целесообразно добавлять суспензию осадка II сатурации. При этом нулевой или слабоположительный заряд будет увеличиваться за счет присутствия в смеси двухзарядных ионов кальция, что повысит адсорбционную способность.
Более высокая эффективность известково-углеки-слотной очистки диффузионного сока низкого технологического качества достигается, если перед проведением I сатурации снизить щелочность дефекованного сока на 20-30% и смешать его с 3-5-кратным количеством глубоко пересатурированного до рH 7,0-7,2 рециркулируемого сока I сатурации, а смесь сатурировать до рH 9,5-9,8 [12].
C учетом этого разработана технологическая схема очистки диффузионного сока низкой чистоты (рисунок).
^гласно схеме диффузионный сок смешивается с 3-5-кратным количеством пересатурированного пред-сатурированного сока и суспензией сатурационного осадка, добавляется известь в количестве 0,3-0,5% CаО к массе свеклы, смесь подогревается до 55-60°C и сатурируется до рH 8,8-9,5. Далее одна часть предса-турированного сока отстаивается для отделения осадка, а 3-5 частей пересатурируется и возвращается на смешивание с диффузионным соком. Декантат подвергается теплой прогрессивной предварительной дефекации с расходом извести 0,25-0,3% CаО к массе свеклы, тепло-горячей основной дефекации с расходом извести 1,0-1,3% CаО к массе свеклы, частичному (на 20%) снижению щелочности, смешиванию с 3-5-кратным количеством глубоко пересатурированного до рH
7.0-7,4 рециркулируемого сока I сатурации. Затем смесь сатурируют до рH 9,5-9,8, а осадок отделяют фильтрацией.
При переработке свеклы совсем низкого качества (чистота диффузионного сока < 78) данная схема из-вестково-углекислотной очистки предусматривает работу по второму варианту, включающему ступень II сатурации в сочетании с приемом глубокого пересату-рирования.
Разработанная схема очистки диффузионного сока позволяет существенно увеличить эффект очистки, сформировать структуру осадка, обладающую хорошими фильтрационно-седиментационными свойствами, позволяющими отделять осадок на существующем на заводе оборудовании, избежать высокой цветности очищенного сока и получить сахар, отвечающий требованиям ГОСТ, не повышая при этом потери сахара в производстве.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хелемский М.З. Технологические качества сахарной свеклы. - М.: Пищевая пром-сть. - Ч. 1. - 1967. - 282 с.; Ч. 2. - 1973. -252 с.
2. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. -М.: Колос, 1998. - 496 с.
3. Нагорная В.А. Опыт отечественных и зарубежных сахарных заводов по очистке соков, полученных из свеклы ухудшенного качества. Обзорн. информ. Cер. II. Cахарная пром-сть. - М.: ЦHИИTЭИ пищепром, 1981. - Вып. 6. - C. 1^0.
4. Заводские схемы очистки диффузионного сока с отделе -нием осадка несахаров до основной дефекации. Обзорн. информ. / H-И. Жаринов, Ю.В. Аникеев, Р.Г. Жижина и др. // Cахарная пром-сть. - М.: АгроHИИTЭИПП, 1991. - Вып. 10. - C. 1-32.
5. Вашатко И., Дондар А. Изменение процесса коагуля -ции органических веществ в свекловичном соке // Zisty Cukrovarnicke. - 1970. - № 1. - C. 27-34.
6. Очистка диффузионного сока с отделением осадка неса -харов до основной дефекации / Ю.Д. Головняк, H.R Жаринов, В.З. Cемененко и др. // Cахарная пром-сть. - 1994. - № 6. - C. 9-13.
7. Даишев М.И., Вовк Г.А. Об отделении осадка предде -фекованного сока // Там же. - 1974. - № 1. - C. 8-10.
8. Рева Л.П., Симахина Г.А., Логвин В.М. О целесооб -разности отделения осадка преддефекованного сока перед основной
дефекацией // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1980. - № 5. -C. 122-125.
9. Решетова Р.С. Разработка эффективных режимов предварительной обработки диффузионного сока: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 1985. - 26 с.
10. Даишев М.И., Решетова Р.С., Кулибали М.С. Адсорбция несахаров в процессе сатурирования при низких значениях рH // Cахарная пром-сть. - 1987. - № 4. - C. 15-17.
11. Даишев М.И., Решетова Р.С., Молотилин Ю.И. Обработка преддефекованного сока пересатурацией // Там же. - 1984. -№ 11. - C. 22-23.
12. Решетова Р.С. Разработка ресурсосберегающей техно -логии очистки свеклосахарного производства: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. - М., 2003. - 55 с.
Кафедра технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака
Поступила 03.05.07 г.
664.126.1
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ САХАРА ИЗ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ
О.Ю. КОНДРАТОВА, Р.С. РЕШЕТОВА
Кубанский государственный технологический университет
Параметры экстрагирования сахарозы оказывают влияние на качество диффузионного сока, от которого зависит эффективность последующих технологических процессов очистки сока, его выпаривание и кристаллизация.
Одним из перспективных направлений в организации процесса экстракции является химическое воздействие на свекловичную стружку путем соответствующей подготовки экстрагента, позволяющее сочетать извлечение сахарозы и частичное осаждение несахаров в виде малорастворимых соединений.
Анализ всех ранее предложенных способов подготовки экстрагента к диффузионному процессу показал, что важнейшим элементом такой подготовки следует считать обработку экстрагента реагентами, осаждающими содержащиеся в нем несахара и переводящими основной компонент клеточной стенки - пектин - в нерастворимое состояние в процессе экстракции. Такими реагентами могут быть кальцийсодержащие соединения.
Задача данного исследования - разработка способа подготовки воды к процессу извлечения сахара из свекловичной стружки, осуществление которого обеспечит более эффективную очистку экстрагента и получение более качественного диффузионного сока с применением доступных реагентов. При этом решались следующие вопросы: освобождение воды от взвешенных частиц; минимальные потери сахара в жоме; максимальная очистка воды от несахаров, особенно поверхностно-активных веществ и коллоидов; сведение количества красящих веществ до минимума; наиболее полная нейтрализация воды; стерилизация воды как основного источника обсеменения диффузионного сока вредными микроорганизмами [1, 2].
На первом этапе исследований производили выбор химических веществ, позволяющих дезинфицировать воду, осадить и адсорбировать различные коллоидно-дисперсные примеси, улучшить физико-химические свойства воды и получаемого сока. Исследовали известковое молоко Са(ОН)2, хлорид кальция СаС12, бисульфит кальция Са(Ж03)2 и дегидрат сульфата кальция Са804 • 2Н2О.
Использование хлорида кальция при подготовке экстрагента положительного эффекта не имело, так как качественные показатели полученного сока достаточно низкие. Установлено, что хлорированная вода обладает активным коррозирующим свойством, а ион хлора - активный мелассообразователь.
При применении воды, подготовленной с использованием бисульфита кальция, получается диффузионный сок с достаточно хорошими технологическими качествами. Но образующийся в воде ион НБм 3 обладает высокими коррозионными свойствами.
Диффузионный сок, полученный с применением экстрагента, обработанного гипсом, имеет более высокую чистоту и содержит меньшее количество веществ коллоидной дисперсности и редуцирующих веществ [3].
Применение экстрагента, полученного при совме -стном использовании извести и гипса, позволяет выработать диффузионный сок со схожими качественными показателями, что характеризует эти соединения как возможные реагенты для подготовки экстрагирующей воды [3].
Степень воздействия на несахара клеточного сока во многом зависит от концентрации иона-осадите-
ля Са2+.
Известь и гипс в своем составе имеют ионы кальция. Попадая в экстрагент, а затем и на поверхность стружки, эти вещества вступают во взаимодействие с несахарами. Ионы кальция, содержащиеся в воде, мо-
