CC BY
22
Влияние озонирования дефекованного сока
на качественные показатели очищенного сока
В. А. Федорук, В. В. Агеев, В. А. Голыбин
Воронежская государственная технологическая академия
Применение окислителей в процессе очистки сахарсодержащих растворов приводит к значительному ингибирова-нию реакций образования темноокрашен-ных соединений и снижению цветности продуктов превращения редуцирующих веществ [4-6]. Результаты исследований воздействия окислителей и восстановителей на отдельные группы красящих веществ также свидетельствуют о преимуществе окислителей в области обесцвечивания сахарсодержащих растворов [2].
В данной работе проведено исследование процесса озонирования в условиях очистки диффузионного сока, в частности на этапе дефекации перед II сатурацией. Определяли влияние обработки озоном на чистоту, цветность, массовые доли солей кальция и редуцирующих веществ очищенного сока.
Опыты проводили следующим образом. Диффузионный сок направляли на прогрессивную преддефекацию до рН 10,8-11,2 при температуре 54...56 °С,
комбинированную основную дефекацию с расходом извести 2,0-2,5 % к массе сока. Далее осуществляли I сатурацию при температуре 85.90 °С, конечное значение рН 10,8-11,2, отделение осадка путем фильтрования, дефекацию перед II сатурацией продолжительностью 4-6 мин при температуре 80.85 °С и расходе извести 0,2-0,3 % к массе сока. В процессе дефекации перед II сатурацией сок обрабатывали озоно-воздушной смесью при температуре 60.100 °С с расходом озоно-воздушной смеси 0,5-6,0 м3/м3 сока и концентрацией в ней озона 2-12 г/м3. Далее проводили II сатурацию при температуре 85.90 °С до конечного значения рН 9,0-9,5 и отделение осадка путем фильтрования. Результаты анализа очищенного сока представлены на рис. 1-4.
Из представленных графиков видно, что рациональные условия обработки озоном дефекованного сока следующие: температура 85 °С, расход озоно-воз-
91,5
60 80 100 Температура, °С
Рис. 1. Зависимость чистоты
от температуры при расходе озоно-воздушной смеси 3,25 м3/м3 сока и концентрации (г/м3): 1 — 2; 2 — 4; 3 — 7; 4 — 10; 5 — 12
3•2007
42
13,5
12,0
£ 11,5
^ 11,0
10,5
1
Л
2
3
4
80
Температура, °С
Рис. 2. Зависимость цветности
от температуры при расходе озоно-воздушной смеси 3,25 м3/м3 сока и концентрации (г/м3): 1 — 2; 2 — 4; 3 — 7; 4 — 10; 5 — 12
12,5
100
душной смеси 4,5 м3/м3 сока, концентрация озона 10 г/м3.
Насыщение полупродуктов озоном в процессе очистки диффузионного сока осуществляется с целью инициализации протекания дополнительных химических реакций, в результате которых происходит окисление целого ряда несахаров, сопровождающееся их распадом. Продукты распада, а также образовавшиеся промежуточные соединения впоследствии способны адсорбироваться на карбонате кальция. Некоторые соединения (например, гуминовые вещества) окисляются до диоксида углерода и воды [3]. При этом наблюдаются повышение чистоты и скорости седиментации, снижение фильтрационного коэффициента и цветности очищенного сока.
Озон обладает большой избыточной энергией молекулы (24 ккал/ моль). При осуществлении технологических операций он легко взаимодействует с веществами щелочного характера, фенолсодержа-щими соединениями, макромолекулами белков, высокомолекулярными соединениями и др., что в большинстве случаев сопровождается их деструкцией и адсорбцией продуктов реакций на карбонате кальция. При этом снижается цветность и повышается эффективность удаления несахаров из очищенного сока [1].
В связи с высоким окислительным потенциалом молекулярного озона при обработке дефекованного сока происходит интенсивное разложение моносахаридов, продукты разложения которых в щелочной среде окисляются с образованием устойчивых бесцветных соединений, что предотвращает цветообразование.
Насыщение озоном промежуточных продуктов сахарного производства приводит к значительному снижению интенсивности их окраски, что объясняется воздействием растворенного озона на присутствующие в реакционной среде молекулы красящих веществ. При этом происходят окисление высокомолекулярных соединений и разрыв двойных связей углеродного скелета, чем и обусловлено снижение цветности и вязкости сахарсодержащего раствора.
В результате пониженной устойчивости несахаров в сильнощелочной среде с увеличением щелочности наблюдается интенсификация процессов окисления и разложения несахаров под действием озона. Образующиеся при этом озони-ды и молозониды могут реагировать с Са(ОН)2 с образованием нетоксичных соединений в виде осадка.
С повышением температуры сока растворимость озона в нём уменьшается, но, как известно, увеличивается скорость химических реакций и соответственно скорость взаимодействия озона с неса-харами, поэтому при увеличении температуры процесса до 80 °С происходит ин-
0,50 3,25 6,00
Расход озоно-воздушной смеси, м3/м3 сока
Рис. 3. Зависимость массовой доли редуцирующих веществ от расхода озоно-воздушной смеси при концентрации 7 г/м3 и температуре (°С): 1 — 60; 2 — 68; 3 — 80; 4 — 92; 5 — 100
0,019
0,015
0,011
0,007
i1
A
\
3 \
—T
i
+—
......I"?"
■ i
2 7 12
Концентрация, г/м3
Рис. 4. Зависимость массовой доли солей кальция от концентрации озона в смеси при температуре 80 °С и расходе озоно-воздушной смеси (м3/м3 сока): 1 — 0,50;2 — 1,60; 3 — 3,25; 4 — 4,90; 5 — 6,0
тенсификация разложения и удаления несахаров. Повышение температуры выше 80 °С приводит к увеличению цветности и снижению эффекта очистки за счет
значительного снижения растворимости озона в реакционной среде, хотя скорость химических реакций при этом достаточно высокая.
Повышение концентрации или расхода озоно-воздушной смеси выше экспериментально установленных значений практически не вызывает изменения показателей качества очистки диффузионного сока, к тому же при этом снижается коэффициент утилизации озона и значительно увеличиваются энергетические затраты. Следовательно, проводить очистку при таких параметрах нецелесообразно.
ЛИТЕРАТУРА
1. АпасовИ.В., АгеевВ.В., ФедорукВ.А. Влияние озонирования на основную дефекацию//Са-хар. 2006. № 1. С. 41-42.
2. Бугаенко И. Ф., Булгакова И. П. Действие окислителей и восстановителей на отдельные группы красящих веществ//Сахарная промышленность. 1971. № 4. С. 25-27.
3. Горчинский Ю. Н., Потапов О. А., Никоненко Ф. П. Технология получения особо чистого стерилизованного сахара из сахара-сырца//Сахар. 2001. № 5. С. 19-21.
4. Руденко В. Н. Действие окислителей на красящие вещества свеклосахарного производства//Изв. вузов. Пищ. технол. 2001. № 1. С. 17-19.
5. Mane Jyoti D., Phadnis Shashikant P., Jambhale Dilip B., Yewale Atmaram. V Mill scale evaluation of hydrogen peroxide as a processing aid: quality improvement in plantation white sugar//Int. Sugar J. 2000. № 1222. С. 530-533.
6. Mane J. D., Phadnis S. P., Jadhav S. J. Effects of hydrogen peroxide on cane juice constituents/ / Int. Sugar J. 1992. № 1128. C. 322-324. ®
3 • 2007
43
