CC BY
109
вносимые вибрациями, создают разрушающий эффект для слоя отложений.
При наложении вибраций резонансной частоты кинетическая кривая (кривая 1 на рис. 3) имеет только два периода: начальный и период постоянной скорости фильтрации. Физическая природа снижения скорости фильтрации на начальном периоде аналогична процессам ультрафильтрации при отсутствии вибраций и при наличии вибраций нерезонансной частоты. В периоде постоянной скорости фильтрации стоячие волны, создаваемые вибрирующим устройством, формируют условия, предотвращающие возможность образования слоя отложений, и скорость фильтрации в наблюдаемый период времени остается неизменной.
Полученные результаты показали перспективность использования резонансных пульсаций расхода и давления для повышения эффективности ультрафильтрации сахаросодержащих растворов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гидродинамические аспекты ультрафильтрации предде -фекованного сока в плоскорамном мембранном аппарате / В.А. Кудрявцев, В.В. Спичак, Е.М. Кувардина и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 1. - С. 44-47.
2. Гидродинамические аспекты ультрафильтрации диффузионного сока / В.В. Спичак, В.А. Кудрявцев, Е.М. Кувардина и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1999. - № 5-6. - С. 78-80.
3. А. с. 1554952 СССР, МКИ3 В 01 Б 63/06. Способ мембранного концентрирования суспензий / Е.С. Шитиков, А. А. Анто -нов, А.Ю. Винаров и др. - Опубл. в БИ. - 1990. - № 13.
Поступила 31.08.04 г.
664.1.037.002.237
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ОЧИСТКИ САХАРОСОДЕРЖАЩИХ РА СТВОРОВ
А.В. САВОСТИН, Н.В. ЕМЕЛЬЯНЧИКОВА,
И.А. СИДОРЕНКО
Кубанский государственный технологический университет
Возможности известково-углекислотной очистки сахаросодержащих растворов используются не более чем на 70%. Так, при теоретически возможном эффекте очистки диффузионных соков 40-45% на практике в зависимости от качества свеклы и применяемой технологической схемы он не превышает 30% и колеблется в пределах 22-26%; а на некоторых сахарных заводах Кубани при низком качестве свеклы зачастую составляет 18-20%. Такая же картина наблюдается и при очистке клеровок сахара-сырца на свеклосахарных заводах: при теоретически возможном эффекте очистки 60-70% на практике он не превышает 50% и в основном составляет 44-46%. Повышение эффекта очистки сахаросодержащих растворов напрямую связано с увеличением выхода готовой продукции - сахара-песка, поэтому совершенствование способов очистки является актуальным.
Один из путей решения этого вопроса - увеличение реакционной способности известкового молока, представляющего собой водную суспензию гидроксида кальция в его насыщенном растворе, твердая фаза которого включает помимо гидроксида кальция примеси: песок, недопал ( частицы не разложенного при обжиге карбоната кальция) и клинкерные частицы (частицы оксида кальция, оплавленные оксидами железа, алюминия и кремния) [1-3]. Часть твердых примесей удаляется из суспензии при ее очистке в известковом отделении сахарного завода, а оставшаяся часть поступает вместе с известковым молоком в очищаемые сахаросодержащие растворы и затем выводится с фильтрационным осадком в отходы. Песок, недопал и
клинкерные частицы фактически являются балластом, увеличивающим нагрузку на фильтры. При этом возрастает количество фильтрационного осадка и потери сахара с ним.
Известно, что при физических воздействиях в известковом молоке происходят различные процессы, приводящие к повышению его реакционной способности. Одним из таких устройств является активатор для жидкостей и суспензий, разработанный ЗАО «НПО Технопром», принцип работы которого основан на одновременном воздействии гидродинамической кавитации и механического измельчения как на твердую, так и на жидкую фазы суспензии гидроксида кальция [4]. После обработки в активаторе должно получаться мелкодисперсное известковое молоко с повышенной реакционной способностью. Это обусловлено следующими причинами.
С увеличением дисперсности частиц гидроксида кальция повышается его растворимость, что в соответствии с принципом Ле-Шателье приводит к увеличению концентрации ионов кальция и гидроксила в растворе как по первой, так и по второй ступеням его диссоциации. По закону действующих масс это должно привести к увеличению скоростей химических реакций на дефекации.
В известковом молоке содержится до 4% клинкерных частиц. При их измельчении высвобождается и разгашается оксид кальция СаО, в результате чего повышается активность известкового молока, устраняются нарастания щелочности отсатурированных клеровок сахара-сырца и диффузионных соков на фильтрации.
В известковом молоке содержится до 3% частиц недопала. При измельчении частиц карбоната кальция в воде повышается его растворимость, при этом рас-
творившаяся часть диссоциирует в соответствии с уравнением [5]
СаСОэ - * Са2+ + СО32-.
Одновременно с растворением идет и образование свежего осадка карбоната кальция, обладающего такими же адсорбционными свойствами, как и осадок, получающийся на сатурации, что также является одним из слагаемых повышения эффективности очистки сахаросодержащих растворов [6]. Кроме того, при измельчении карбоната кальция увеличивается удельная поверхность его частиц. Как и всякая свежеобразованная поверхность она обладает исключительно высокой необратимой адсорбционной способностью [7].
При сатурировании сахаросодержащих растворов, обработанных активированным известковым молоком, за счет более высокой скорости растворения мелкодисперсных частиц гидроксида кальция возрастает скорость сатурации, увеличивается удельная поверхность образующегося карбоната кальция, что сопровождается повышением количества адсорбированных несахаров и усилением эффекта утилизации сатура-ционного газа.
В известковом молоке всегда присутствует песок. При измельчении песка на его поверхности появляются перекисные соединения 8ЮОО81, при взаимодействии которых с водой образуется перекись водорода Н2О2 [5], являющаяся сильным окислителем.
Поскольку известковое молоко - это водная суспензия гидроксида кальция, то при его активировании изменяются и свойства воды. При этом помимо увеличения степени диссоциации на ионы происходит и го-молитический распад молекул воды на электроней-тральные частицы - свободные радикалы в соответствии с уравнением [8, 9]
Н2О - - Н» + «ОН.
Так как энергия активации распада молекул воды на свободные радикалы меньше, чем энергия диссоциации их на ионы, то гомолитический распад энергетически более предпочтителен. За счет реакций рекомбинации свободных радикалов в воде образуются молекулярный водород, озон и перекись водорода в соответствии с уравнением
5 Н2О - - 4 Н2 + О3 + Н2О2.
Озон и перекись водорода - сильные окислители, что является причиной ускорения реакций окисления несахаров на дефекации и получения очищенных сахаросодержащих растворов с пониженной цветностью. Наличие окислителей в щелочной среде приводит к разложению редуцирующих веществ до органических кислот, при этом образование красящих веществ уменьшается [10].
Все вышеперечисленные процессы, происходящие в известковом молоке при его активации, в большей или меньшей степени должны привести к повышению его реакционной способности и эффективности очистки сахаросодержащих растворов, к снижению расхода известнякового камня.
На кафедре технологии сахаристых продуктов КубГТУ проведены теоретические и экспериментальные работы по исследованию влияния активации известкового молока на эффективность очистки сахаросодержащих растворов.
Эксперименты проводили на лабораторном и про -мышленном образцах активаторов для жидкостей и суспензий ЗАО «НПО Технопром» [4]. Лабораторные исследования показали эффективность использования активированного известкового молока как для очистки диффузионных соков, так и клеровок сахара-сырца. В 2002 г. на ОАО «Каневсксахар» были проведены производственные испытания способа подготовки известкового молока для очистки сахаросодержащих растворов [11], а в 2003 г. способ был внедрен на ОАО «Кристалл-2». Несмотря на различия в технологических схемах ОАО «Каневсксахар» и ОАО «Кристалл-2», результаты влияния активации известкового молока на эффективность очистки сахаросодержащих растворов получились практически одинаковыми. Сравнительные результаты лабораторных исследований и производственных испытаний по очистке диффузионных соков и клеровок сахара-сырца приведены в таблице.
Таблица
Лабора- Про изводс твенные испытания
Показатели торные исследо -вания ОАО «Каневск- сахар ОАО «Кри- сталл-2»
Диффузионный сок
Повышение активности известкового молока, % 2,4-3,0 2,5-3,0 2,2-2,8
Повышение чистоты очищенного диффузионного сока, % 0,8-1,0 0,7-0,9 0,5-0,7
Повышение эффекта очистки диффузионного сока , % 5,5-6,5 4,4-4,6 4,7-4,8
Снижение расхода известнякового камня, % к массе свеклы 0,7 0,6
Снижение цветности белого сахара, % 25,0-30,0 8,0-10,0 10,0-15,0
Повышение эффекта утилизации сатурацион -ного газа, % 6,0 6,0
Клеровки сахара-сырца
Повышение активности известкового молока, % 2,4-3,0 2,5-3,0 2,2-3,2
Повышение чистоты очищенной клеровки, % 0,3-0,6 0,6-0,8 0,6-0,7
Повышение эффекта очистки, % 15,0-20,0 12,0-18,0 12,0-14,0
Снижение расхода известнякового камня, % к массе сахара-сырца 0,5-0,7 0,8-1,0
Снижение цветности белого сахара, % 13,0-15,0 8,0-10,0 10,0-15,0
Повышение эффекта утилизации сатурацион -ного газа, % 6,0 6,0
Полученные данные подтверждают правильность теоретических и лабораторных исследований при высокой воспроизводимости и сходимости результатов.
Таким образом, использование активирования известкового молока в сахарной промышленности позволяет реально повысить эффект очистки диффузионных соков на 4,4-4,8%, клеровок сахара-сырца на 12-18% при одновременном снижении расхода известнякового камня.
ЛИТЕРАТУРА
1. Табунщиков Н.П., Аксенов Э.Т., Гуревич Р.Я., Шев -цов Л.Д. Производство извести и сатурационного газа на сахарных заводах. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - С. 145.
2. Верченко Л.М., Хомичак Л.М., Украинец А.И., Васы -
лив В.П. Повышение технологических качеств извести и известко -вого молока // Сахар. - 2004. - № 1. - С. 54-58.
3. Шевцов Л.Д., Верченко Л.М., Мищук Р.Ц., Шапош -никова Л.И. О влиянии пережога извести на очистку сока // Сахар -ная пром-сть. - 1985. - № 11. - С. 15-17.
4. Литош А.Н. Активатор для жидкостей и суспензий: Свидетельство на полезную модель № 27258 (РФ) от 10.01.2003 г.
5. Болдырев В .В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. - Новосибирск: Изд-во « Нау -ка». Сибир. отд-ние, 1983. - 65 с.
6. Рева Л.П., Симахина Г.А., Логвин В.М., Вигов -ский В.Ю. Механохимия природных материалов с целью их использования в свеклосахарном производстве // Изв. вузов. Пище -вая технология. - 1990. - № 4. - С. 48^9.
7. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. - М.: Недра, 1988. - 208 с.
8. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. школа, 1988. - 640 с.
9. Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. - М.: Высш. школа, 2001. - 768 с.
10. Сапронов А.Р., Колчева Р.А. Красящие вещества и их влияние на качество сахара. - М.: Пищевая пром-сть, 1975. - 348 с.
11. Пат. 2207379 (РФ). Способ получения известкового мо -лока для очистки сахаросодержащих растворов / А.В. Савостин, А.Н. Литош. - Опубл. в БИ. - 2003. - № 18.
Кафедра технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака
Поступила 07.02.05 г.
Памяти отца, Г.С. Степанова
664.123.6.034.6
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОРМОВ ИЗ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА
Е.Г. СТЕПАНОВА
Кубанский государственный технологический университет
Залог успешного развития животноводства - качественная кормовая база. Одним из ценных и питательных кормов является сухой свекловичный жом, содержащий пектиновые вещества, целлюлозу, гемицеллюлозу, золу, азотистые вещества, сахар, некоторые витамины и микроэлементы, а также лейцин, лизин и треонин. По содержанию белка и аминокислот корм из свекловичного жома наиболее близок к корму из соевого шрота. Поэтому целесообразное применение жома в кормопроизводстве является весьма актуальным
В настоящее время полученный жом используется далеко не полностью: около 20-30% его скармливают в свежем виде, 12-15% высушивают, а остальное направляют в жомовые ямы и в дальнейшем применяют в кислом виде. Длительное хранение жома ухудшает экологическую обстановку на территории завода и приводит к потере до 40% его питательных веществ.
С целью сохранения питательных веществ, снижения расхода топлива на сушку и транспортирование, а также увеличения длительности хранения жом обезвоживают. Современные схемы переработки жома предусматривают его отжим на вертикальных шнековых прессах до содержания сухих веществ (СВ) 14-16% с последующей сушкой. Однако традиционная высокотемпературная сушка жома топочными газами сопровождается выбросом в атмосферу токсичных веществ и, кроме того, является чрезвычайно энергоемким процессом Так, на получение 1 т сушеного жома расходуется до 0,6 т условного топлива. При условии вы-
сушивания всего произведенного жома следует затратить около трети топлива, расходуемого на нужды сахарного завода [1]. В кормопроизводстве используют сухой жом в смеси с различными добавками: мелассой (мелассированный), бардой спиртового производства (бардяной), карбамидом и минеральными ингредиентами (амидный и амидоминеральный жом).
Для улучшения экологической безопасности свеклосахарного производства и интенсификации основных процессов переработки свеклы целесообразно использовать электротехнологии. Одна из предлагаемых схем включает применение метода электрохимической активации (ЭХА), получающего все большее распространение в настоящее время [2, 3].
Структурная схема получения гранулированного жома с применением метода ЭХА приведена на рисунке.
Аппаратурно-технологическая схема переработки сахарной свеклы с получением гранулированного жома состоит в следующем.
Перед экстрагированием следует проводить ошпаривание стружки смесью электроактивированного водного раствора (ЭВР) сульфата или хлорида соли поливалентных металлов (например, алюминия, кальция и некоторых других) и острого насыщенного пара. Для этого 0,01-0,03%-й солевой раствор направляют в катодную камеру диафрагменного электролизера, в котором в результате ЭХА достигают параметров като-лита рН 5,0-5,5 и редокс-потенциала БИ ± (0,1 - 0,8) В. Полученный католит в количестве 20-30% к массе свеклы смешивают с тем же количеством острого на-
